Dr.-Ing.

Day, Robin

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    Einfluss des Laserstrahldurchmessers auf das Bearbeitungsergebnis beim Laser Powder Bed Fusion
    (Apprimus-Verlag, 2022)
    Day, Robin Johannes
    ;
    Schleifenbaum, Johannes Henrich
    ;
    Bergs, Thomas
    Die vorliegende Arbeit erforscht die Anlagenübertragbarkeit von LPBF-Anlagen als Schlüssel zum größeren industriellen Einsatz des ökologischen und ökonomischen Fertigungsverfahrens. Aufgrund der Komplexität des Themas wird nur der Teilaspekt des Einflusses des Bearbeitungswerkzeuges auf das Bearbeitungsergebnis fokussiert. Ziel der Untersuchung ist der Anlagenübertrag des Bearbeitungsergebnisses zwischen Anlagen mit einer maximalen Abweichung des Bearbeitungsstrahldurchmessers zwischen 34 μm und 100 μm. Dies umfasst nahezu alle aktuell kommerziell verfügbaren LPBF-Anlagensysteme. Ergebnis ist, dass der Übertrag für alle aktuell industriell verfügbaren Fokusstrahldurchmesser von 34 - 100 μm gelingt. Dabei werden drei verschiedene Methodiken zum Übertrag betrachtet. Die erste Methodik findet Anwendung bei Abweichung des Bearbeitungsstrahldurchmessers kleiner 15 %. In diesen Fällen wurde die normierte Enthalpie oder die Intensität Umrechnung als zielführend identifiziert. Werden die Abweichungen größer, scheitert diese Methodik. In diesem Fall ist eine Betrachtung des Umschmelzregimes sinnvoll. Mithilfe des Breiten- zu Tiefenverhältnisses wird das Übergangsschweißregime reproduziert. Im dritten Fall wird mit Defokussierung gearbeitet. Dabei kann der kleinste Fokusstrahldurchmesser auf den doppelten Durchmesser defokussiert werden. So wird weiterhin mit ein und demselben Bearbeitungsstrahldurchmesser bearbeitet und die Bearbeitungsergebnisse werden bei guter Strahlqualität vergleichbar. In den Untersuchungen war eine Fokusverschiebung oberhalb der Pulverbettebene zielführend. Die Anlagenübertragbarkeit ist bei Beachtung der Bedeutung des Bearbeitungswerkzeuges möglich und trägt so zur Skalierbarkeit des LPBF Verfahrens bei. Durch ihre ökologisch hocheffizienten Eigenschaften und die ökonomischen Vorteile der Skalierung trägt die Arbeit einen Beitrag zur Reduktion des industriellen Ressourcenverbrauchs bei. Davon wiederum profitieren Umwelt, Klima und zukünftige Generationen.