Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Die additive Fertigung metallischer Komponenten mit dem Verfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) gewinnt stetig an Bedeutung für die industrielle Anwendung. Jedoch müssen für eine weitere industrielle Durchdringung verschiedene Herausforderungen überwunden werden. Die drängendste Herausforderung stellt die Frage nach der Gewährleistung und Kontrolle einer gleichbleibend hohen Qualität der Bauteile dar. Hierzu zählt die Forderung nach einer zuverlässig guten, anlagenübergreifenden Vergleichbarkeit der Bauteilgüte. Bedeutende Einflussfaktoren stellen dabei die jeweiligen Maschinenkonzepte der LPBF-Anlagen dar, die sich z. B. in Schutzgasführung und Pulverauftrag erheblich unterscheiden, aber auch in der Qualität des Pulvers mit morphologischen Eigenschaften, Alter und Lagerbedingungen, sowie den genutzten Fertigungsparameter und der spezifischen Umsetzung der jeweiligen Arbeitsschritte.
Ringversuche dienen dazu, gemittelte Eigenschaftswerte zu bestimmen und darüber hinaus auch typische Streubereiche zu identifizieren. Sie stellen damit einen wichtigen Beitrag zur Standardisierung dieses Fertigungsverfahrens dar. Im Beitrag werden die Ergebnisse eines an die Richtlinie VDI 3405-2 angelehnten Ringversuchs für den Stahl 1.4404 (316L) diskutiert. Die Durchführung orientiert sich unter Verwendung eines standardisierten Fertigungsauftrags an der individuellen „Best Practice“ der Teilnehmer.
Es zeigt sich, dass die mechanischen Kennwerte zwischen unterschiedlichen LPBF-Maschinen deutlich stärker streuen, als für eine einzelne Maschine. Gleichzeitig besteht eine Systematik zwischen den mechanischen Eigenschaften sowie deren Streuungen und dem verwendeten Fertigungssystem, der Bauteilorientierung und der thermischen Nachbehandlung. Anhand einer statistischen Analyse konnte darüber hinaus auch die Effektgröße der einzelnen genannten Faktoren auf die jeweiligen Eigenschaften bestimmt werden.
Abstract
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