Untersuchungen zum Mikrolaserschmelzen zur Herstellung feinwerktechnischer Komponenten

Von:

Jakob Fischer

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Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung des sogenannten Mikrolaserschmelzens (µSLM) hinsichtlich der Anwendbarkeit für die additive Fertigung von feinwerktechnischen Komponenten. Das Verfahren zeichnet sich im Vergleich zum bereits etablierten Laser-Strahlschmelzen (LBM) durch einen geringeren Laserfokusdurchmesser und der Möglichkeit Pulverschichten im einstelligen Mikrometerbereich zu applizieren aus. Die erreichbare Auflösung und Genauigkeit der additiv gefertigten Bauteile konnte hierdurch deutlich gesteigert werden. Zur Aufhebung der zu Beginn der Arbeit bestehenden Wissensdefizite bzgl. des Mikrolaserschmelzens wurde eine Methode zur Materialqualifizierung entwickelt und sich daraus ergebende Technologieparameter und Aussagen hinsichtlich der Prozesspotenziale abgeleitet. Neben der Untersuchung der erreichbaren Werkstoffkennwerte wurden auch mögliche Designlimitierungen bzw. erweiterungen gegenüber dem LBM und konventionellen Fertigungsverfahren ermittelt. Nach erfolgter Werkstoffqualifizierung (Fokus: mechanische Kennwerte und Bauteilverzug), wurde das entwickelte Parameterprofil hinsichtlich der erreichbaren Bauteilqualität (Bauteildesign, Oberflächengüte und Maßhaltigkeit) analysiert, sowie Optimierungspotenziale in der Prozessführung als weiterer Teilaspekt untersucht. Die entwickelte Prozessführung ermöglicht die Realisierung einer hohen Bauteildichte von über 99,9 % und einer hohen Zugfestigkeit. Optimierte Belichtungsstrategien ermöglichten die signifikante Steigerung der Oberflächengüte. Die durchgeführten Untersuchungen bestätigten das technologische Potential des Mikrolaserschmelzens und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Verfahrensanwendung im industriellen Umfeld.