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Qualifizierung der Legierung FeNiCoMoVTiAl im LPBF-Prozess unter Verwendung einer Doppellaser-Belichtungsstrategie

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Von:

Gregor Graf

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Gegenstand dieser Dissertation ist die Qualifizierung einer neuentwickelten, martensitaushärtbaren Werkzeugstahllegierung FeNiCoMoVTiAl im additiven Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF), um den Einsatzbereich additiv gefertigter Bauteile auch auf Werkzeuge mit hohen mechanischen Belastungen zu erweitern. Beginnend ab der Metallpulverherstellung, werden die relevanten Prozessschritte für die Herstellung von Probekörpern zur mechanisch-technologischen Charakterisierung durchgeführt. Durch systematische Versuchsreihen werden geeignete Prozessparameter ermittelt, um die reproduzierbare Herstellung von Bauteilen ohne qualitätsbeeinflussende poren- oder rissbedingte Defekte im Gefüge bei der Bauteilherstellung zu ermöglichen. Über anschließende Wärmebehandlungsprozesse kann das Eigenschaftsprofil der FeNiCoMoVTiAl Legierung weiter optimiert werden, um damit beispielsweise eine Härte von bis zu 799 HV zu erzielen. Um einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der additiven Herstellung von Werkzeugbauteilen zu schaffen, wird eine synchronisierte Doppellaser-Belichtungsstrategie validiert, welche eine lokale Modifizierung der thermischen Historie ermöglicht. Die Charakteristik des damit beeinflussten Materialgefüges und die damit einhergehenden mechanischen Eigenschaften werden bei der Herstellung von Multi-Parameter Bauteilen validiert. In den einzelnen Bereichen kann die thermische Historie gezielt über die Prozessparameter beeinflusst werden, sodass damit eine räumliche Gradierung der resultierenden Mikrohärte ermöglicht wird. Eine funktionale Gradierung lässt sich auch über eine nachfolgende Wärmebehandlung hinaus nachweisen, um damit optimierte Werkzeuganwendungen mit hohen mechanischen Anforderungen realisieren zu können.