Einfluss der Prozessparameter und Belichtungsstrategie beim pulverbettbasierten Schmelzen mittels Laserstrahl mit einer AlMgScZr-Legierung auf die mechanischen Eigenschaften

Der Einsatzbereich des pulverbettbasierten Schmelzens metallischer Werkstoffe mittels Laserstrahl (PBF-LB) als metallbasiertes additives Fertigungsverfahren verlagert sich durch die stetige Weiterentwicklung der Technologie zunehmend von der Prototypenherstellung zur Herstellung einsatzfähiger, lasttragender Bauteile. Komplexe Leichtbaustrukturen lassen sich aufgrund des schichtweisen Fertigungsprinzips individualisiert, endkonturnah und wirtschaftlich in Kleinserien umsetzen. Prädestiniert als Leichtbauwerkstoff für das PBF-LB sind Aluminium-Magnesium-Scandium-Zirkonium (AlMgScZr)-Legierungen, die bei der PBF-LB-Prozessierung einzigartige mikrostrukturelle Charakteristika ausbilden. Als Urformverfahren mit zahlreichen Einflussfaktoren entlang der Prozesskette wird beim PBF-LB die Entstehung unterschiedlicher Defekte begünstigt, die in Abhängigkeit ihrer Lokalität und Ausprägung die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen. Folglich ist die Verbreitung des Einsatzes dieses Verfahrens zur Herstellung sicherheitskritischer Komponenten gegenwärtig limitiert. In der vorliegenden Forschungsarbeit wird der Erkenntnisstand über die Beziehungen zwischen Pulverwerkstoff, PBF-LB-Prozessführung, Prozessphänomenen, Defekten, Mikrostruktur, statischen mechanischen Werkstoffeigenschaften und der Schwingfestigkeit für die AlMgScZr-Legierung Scalmalloy® wissenschaftlich erweitert. Zur Identifikation geeigneter Prozesseinstellungen und zur Abbildung statistisch signifikanter Effekte erfolgt eine mathematische Modellierung der Zusammenhänge zwischen Prozesseinflussgrößen und Defektgrößen durch Einbeziehung der statistischen Versuchsplanung.