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2021
Master Thesis
Titel
Untersuchung des Mischverhaltens von Metallpulvern im LPBF
Abstract
Die additive Fertigung fordert in der Industrie Innovationen im Produktdesign und der Funktionsintegration in Bauteile. Durch die damit verbundenen Materialeinsparungen und kurzen Entwicklungszyklen vom Design bis zum fertigen Endprodukt wird die additive Fertigung häufig bei geringen Stückzahlen oder Entwicklungsbauteilen eingesetzt. Ein dabei bisher kostenintensiver Faktor für die Forschung ist die Verwendung von Sonderlegierungen. Durch den hohen Preis von sonderverdüsten Pulvern wird die Materialvariation in der Entwicklung von Bauteilen häufig vernachlässigt. Es werden ausschließlich das Design und die Funktionen optimal an die Produktanforderungen angepasst. Beim in dieser Thesis behandelten in-situ Legieren werden Elementpulver in einem Feststomischer zusammengemischt und erst im LPBF-Drucker durch den Laserstrahl legiert. Die durchgeführten Mischversuche des Basismaterials 316L und einzeln zugefügten Elementpulvern helfen den Mischvorgang und die Einflüsse der Parameter Partikeldurchmesser, Dichte, Partikelform und Mischzeit auf das Mischergebnis besser zu verstehen. In Rakelversuchen wurden die Pulvermischungen nach Entmischungen und Abweichungen in Beschichterrichtung untersucht. Sowohl beim Mischen, als auch beim Rakeln hat die Partikelgröße den bedeutendsten Einfluss auf die Homogenität von Pulvermischungen. Deshalb wird zum Erreichen eines homogenen Mischergebnisses empfohlen, bei Pulvermischungen aus Elementpulvern auf ähnliche Partikeldurchmesser zurückzugreifen. In den Druckversuchen wurden die aus den Mischvorgängen gezogenen Ergebnisse überprüft und der Einfluss der verwendeten Druckparameterbeleuchtet. Dazu wurden Porositätsanalysen, Korrosionstests und Schli bilderangefertigt, um Bauteile auf spezifische Werkstoffeigenschaften und chemische Homogenität zu untersuchen. Dabei stellte sich heraus, dass die relativen Dichten vorlegierter Pulver bei identischen Parameter-Sets höher sind, als für Legierungen aus gemischten Elementpulvern. Als Resultat nicht optimal eingestellter Druckparameter ergeben sich verminderte Korrosionseigenschaften durch nicht vollständig aufgeschmolzene Pulverpartikel. Durch die Anpassung der Volumenenergiedichte während des Druckvorgangs wird erwartet, dass bessere relative Dichten und ein gleichmigeres Gefüge zu erreichen sind.
ThesisNote
Bremen, Univ., Master Thesis, 2021
Author(s)
Verlagsort
Bremen