Laser Powder Bed Fusion von Magnesiumlegierungen

Das additive Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) wird vermehrt in der industriel-len Serienproduktion eingesetzt. Trotzdem ist die kommerziell verfügbare Werkstoffbandbreite im Vergleich zu anderen Produktionsverfahren noch sehr eingeschränkt. Eine der noch nicht kommerziell verfügbaren Werkstoffklassen sind Magnesiumlegierungen. Als leichtestes Konstruktionsmetall bei gleichzeitiger Körperverträglichkeit und Resorbierbarkeit wäre die Verarbeitung von Magnesium mittels LPBF sowohl für Leichtbauanwendungen als auch in der Medizintechnik vorteilhaft. Insbesondere aufgrund des schon bei Schmelztemperatur vergleichsweise hohen Dampfdrucks sind Magnesiumlegierungen mittels LPBF nur schwierig zu verarbeiten, da durch die Interaktion von Laserstrahlung und Rauch die Bauteilqualität signifikant verringert werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei geeignete Prozessführungsstrategien zur Verarbeitung von Magnesiumlegierungen mittels LPBF entwickelt. Nach der Auswahl eines geeigneten Pulverwerkstoffs werden LPBF-Probekörper aus den Legierungen AZ91 und WE43 hinsichtlich Gefüge und statischen, mechanischen Eigenschaften analysiert. Für beide Legierungen weisen die LPBF-Probekörper ein feines, größtenteils globulares Gefüge mit mittleren Korngrößen von 1-3 μm auf. Sowohl unter Zug- als auch unter Druckbelastung sind Festigkeit und Duktilität daher signifikant größer als bei typischen Gussbauteilen. Zum Abschluss der Arbeit werden verschiedene Technologiedemonstratoren gefertigt, um eine anwendungsnahe Machbarkeit des LPBF von Magnesiumlegierungen aufzuzeigen.