Parameter- und Prozessoptimierung für den additiven Fertigungsprozess im Pulverbett am Beispiel der Legierung Ti6Al4V

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Dominik Ahlers

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Die additive Fertigung mittels Laser Powderbed Fusion Verfahren (L-PBF) von Metallen wird zunehmend genutzt, um Funktionsbauteile endkonturnah zu fertigen. Die in der vor-liegenden Arbeit untersuchte Parameter- und Prozessoptimierung liefert einen Beitrag zur wirtschaftlichen Nutzung des L-PBF und zeigt, dass höhere Aufbauraten bei der ganzheit-lichen Betrachtung des Prozesses realisierbar sind. Die Parameter- und Prozessoptimierung erfordert eine Untersuchung des Einflusses der Fertigungs- und Nachbearbeitungsparameter auf das erzeugte Volumen sowie auf die Mikrostruktur und die resultierenden Materialeigenschaften. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer optimierten Prozessführung mit abschließender Bewer-tung der Wirtschaftlichkeit. Mit dem entwickelten Gesamtprozess wird eine um den Faktor 1,6 höhere Aufbaurate erzielt. Des Weiteren wird die Methodik zur Erarbeitung des opti-mierten Prozessfensters beschrieben, sodass die Herangehensweise auf weitere Werk-stoffe angewendet werden kann. Die mechanischen Eigenschaften werden für den stati-schen und dynamischen Lastfall untersucht und mit der Mikrostruktur korreliert. Abschlie-ßend wird die Prozessoptimierung zur Fertigung eines Demonstrators eingesetzt und wirtschaftlich validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass durch das hier angewendete Vorge-hen eine Prozesszeitreduktion von 22,5% und eine Kostenreduktion von 11% realisiert werden kann.