Materialcharakterisierung mittels Ultraschall bei der additiven Fertigung

Additive Fertigungsverfahren erlauben die Herstellung von Bauteilen durch schichtweises, lokales Erschmelzen eines pulverförmigen Ausgangswerkstoffes. Im Vergleich zur konventionellen, subtraktiven Fertigung bieten diese Verfahren eine wesentlich höhere Designfreiheit und besitzen ein großes Potenzial hinsichtlich der Ressourcen. Ausgehend voneiner CAD-Darstellung des zu fertigenden Bauteils ist die additive Fertigung auch für die Herstellung geometrisch komplizierter Triebwerksbauteile sehr interessant. Durch lokales Erschmelzen mit einem Laserstrahl, dem sogenannten Selective Laser Melting (SLM), konnten bereits Triebwerksbauteile aus der warmfesten Nickellegierung Inconel 718 hergestellt werden. Zur Qualitätssicherung werden verschiedene Untersuchungen - online und offline - durchgeführt. Dabei werden werkstoffwissenschaftliche (Metallographie, Zugversuche) und zerstörungsfreie Verfahren eingesetzt. Online werden Messungen mit der Optischen Tomographie und mittels Ultraschall durchgeführt. In diesem Beitrag berichten wir über Untersuchungen, die wir im Hinblick auf den Einfluss des Prozessparameters 'Laserenergie' auf die Mikrostruktur des gefertigten Bauteils durchgeführt haben. Es zeigte sich, dass die online aufgezeichneten A-Scans Rückschlüsse auf den Fertigungsprozess zulassen. Zur Validierung der Ultraschall- Ergebnisse wurden metallographische und röntgenographische Untersuchungen durchgeführt. Offline-Messungen zeigen darüber hinaus das Potential zur Charakterisierung von Anisotropien und E-Modul-Variationen. Auf Basis der erzielten Ergebnisse entwickeln wir in einem nächsten Schritt das Konzept eines smarten, additiv hergestellten Ultraschall- Testkörpers zur Online-Prozesskontrolle und Offline-Materialcharakterisierung.