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Stefan Leuders
Einfluss prozess-induzierter Defekte auf die Ermüdungseigenschaften metallischer Werkstoffe verarbeitet mittels Laserstrahlschmelzen
Den additiven Fertigungsverfahren wird ein hohes Potential zugesprochen, die industrielle Fertigung von Bauteilen und Werkzeugen nachhaltig zu ändern. Dies gilt auch für das hier betrachtete Laserstrahlschmelzen, bei dem metallische Werkstoffe in Pulverform verarbeitet werden. Durch den schichtweisen Aufbau können dabei enorme Vorteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren erzielt werden, was sich u. a. in einem bis dato unerreichten Maß an Geometriefreiheit widerspiegelt.
Allerdings werden die Werkstoffeigenschaften teils erheblich durch kurze und intensive Wechselwirkungen zwischen Laser und Werkstoff bestimmt. Hierdurch können sich werkstoff-spezifische Nachteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren ergeben, die eine weitreichende Etablierung des Laserstrahlschmelzens erschweren.
Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Dissertation auf eine Analyse und ggf. Optimierung der mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften laserstrahlgeschmolzener Werkstoffe. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf einer Ermüdungsbeanspruchung, da Einflüsse prozess-induzierter Defektstrukturen unter dieser Beanspruchungsform besonders deutlich werden. Durch umfangreiche Untersuchungen können dabei Prozessrouten aufgezeigt werden, die für die betrachteten Werkstoffe TiAl6V4 und 316L den detektierten Schädigungsmechanismen Rechnung tragen und somit zu einer technologischen Konkurrenzfähigkeit des Laserstrahlschmelzens führen.
Allerdings werden die Werkstoffeigenschaften teils erheblich durch kurze und intensive Wechselwirkungen zwischen Laser und Werkstoff bestimmt. Hierdurch können sich werkstoff-spezifische Nachteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren ergeben, die eine weitreichende Etablierung des Laserstrahlschmelzens erschweren.
Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Dissertation auf eine Analyse und ggf. Optimierung der mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften laserstrahlgeschmolzener Werkstoffe. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf einer Ermüdungsbeanspruchung, da Einflüsse prozess-induzierter Defektstrukturen unter dieser Beanspruchungsform besonders deutlich werden. Durch umfangreiche Untersuchungen können dabei Prozessrouten aufgezeigt werden, die für die betrachteten Werkstoffe TiAl6V4 und 316L den detektierten Schädigungsmechanismen Rechnung tragen und somit zu einer technologischen Konkurrenzfähigkeit des Laserstrahlschmelzens führen.
Schlagwörter: Additive Fertigung; Laserstrahlschmelzen; Materialermüdung
Forschungsberichte des Direct Manufacturing Research Centers
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Iris Gräßler, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Rainer Koch, Prof. Dr.-Ing. habil. Hans Albert Richard, Prof. Dr. Hans-Joachim Schmid, Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner, Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster, Prof. Dr.-Ing. Detmar Zimmer, Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper und Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer, Paderborn
Band 5
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