Die additive Fertigung (AM) von Metallkomponenten transformiert die konventionelle Fertigung in verschiedensten Industrien. Ein durch den Prozess bedingtes Problem bei den meisten AM-Bauteilen ist die Ausbildung großer, säulenförmiger Körner über die generierten Lagen hinweg. Dieses Gefüge führt zu einer negativen Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften des eingesetzten Werkstoffes. Das Erzeugen einer feinen, gleichachsigen Kornstruktur ist wünschenswert, da die mechanische Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit metallischer Werkstoffe im Allgemeinen mit abnehmender Korngröße zunehmen.
Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass in kleinerem Maßstab beim Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) die Verwendung von Ultraschall zu einem vollständigen Übergang von groben säulenförmigen zu feinen gleichachsigen Körnern führte und so die Zugfestigkeit verbessert wurde.
In diesem Beitrag soll der Ansatz vorgestellt werden, erstmalig beim Laser-Draht-Auftragschweißen (LDA) die Kornstruktur ultraschallunterstütz zu beeinflussen. Dies dient als Grundlage auch große Bauteile ortsaufgelöst, gradiert in ihrer Kornstruktur beeinflussen zu können um durch gezielt gesteigerte Festigkeiten Ressourcen einsparen zu können. Zunächst wurde ein Versuchsaufbau entwickelt der es ermöglicht das erforderliche Substrat global zu beschallen. Als sehr häufig industriell eingesetztes Material wurde Draht aus der Legierung X2CrNiMo19-12-3 als Zusatzwerkstoff für die Verarbeitung auf einem Substrat aus X2CrNiMo17-12-2 hinsichtlich der erforderlichen Prozessparameter untersucht. Das sich an der Oberfläche ergebende Schwingungsfeld wurde dabei simulationsgestützt für die jeweiligen Prozessschritte nachgewiesen. Durch die Variation der Amplitude der Schwingungen wurden verschiedene Proben zur anschließenden Untersuchung generiert. Die resultierenden Mikro-strukturen wurden mittels optischer Lichtmikroskopie (LOM), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) sowie Elektronenrückstreubeugung (EBSD) analysiert. Die Beeinflussung der Kornstruktur durch das Schallfeld bewirkte ein deutlich feineres, gleichachsiges Gefüge und kein Kornwachstum über die Lagen der generierten Strukturen hinweg.