Qualifizierung eines neuen Pulverauftragskonzeptes für das selektive Laserstrahlschmelzen mittels Analyse der Pulverbettqualität

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Qualifizierung eines neuen Pulverauftragskonzeptes für das Laser Powder Bed Fusion Verfahren (LPBF). Hierbei soll festgestellt werden, inwiefern sich die Pulverbettqualität des neuen Aufbaus von der Pulverbettqualität bereits vorhandener Mechanismen unterscheidet. Für die Qualifizierungwerden die Materialien CuCr1Zr und X2CrNiMo17-12-2 (1.4404 / 316L) in Pulverform verwendet. Beide Pulver liegen in sphärischer Form vor. Die Qualifizierung beginnt mit der Ermittlung der Massenströme durch die unter Vibration gesetzte Düse. Die Versuche ergeben, dass die Massenströme unter bestimmten Parametern konstant sind. Des Weiteren wird der Pulverfluss durch sich bildende Pulverbrücken nach Ausschalten der Vibration gestoppt. Dementsprechend ist es möglich definierte Linien auf eine Bauplattform abzulegen. Im Zuge der Versuche zum Massenfluss wurde darüber hinaus der Einfluss des Füllstandes und der Partikelgrößenverteilung auf den Massenfluss überprüft. Auf die Linienablageversuche folgen die Monomaterialpulverbettversuche. Hier wird für beide Materialien der Spurabstand für ein geschlossenes und homogenes Pulverbett ermittelt. Das Ergebnis für Kupfer ist ein Spurabstand von 0,35 mm und für X2CrNiMo17-12-2 ist der Spurabstand 0,50 mm. Neben diesen Versuchen wird überprüft, ob die theoretische Pulverbettbreite bei gegebener Spuranzahl mit der in der Praxis abgelegten Pulverbettbreite übereinstimmt. Diese These trifft zu. Die Multimaterialpulverbettversuche schließen die Versuchsreihen ab. Anzumerken ist, dass der Versuchsaufbau in seinem derzeitigen Zustand nicht für eine Ablage von mehreren Materialien ausgelegt ist. Dennoch ist es nötig zu wissen, wie sich das Verfahren mit bereitsabgelegtem Pulver verhält. Die Versuche ergeben, dass die Ablagerichtung des Pulvers Auswirkungen auf das Ergebnis hat. Wenn neues Pulver in Richtung des bereits abgelegten Pulvers abgelegt wird, ist eine theoretische Lücke von 150 mm nötig. Wenn sich die Düse vom bereits abgelegten Pulver entfernt, ist eine Überlappung von 100 mm nötig. Die Versuche zeigen, dass der Versuchsaufbau in der Lage ist, qualitativ gleichwertige Pulverbetten, wie die derzeit vorhandenen Auftragsmechanismen, zu erzeugen. Dennoch gilt es noch einige kleinere Probleme, wie den unkontrollierten Pulvernachfluss nach Ende der Vibration, zu beheben. Diese Probleme sind aber behebbar, weshalb der neue Mechanismusim LPBF-Prozess voraussichtlich gute Ergebnisse liefern wird.