Charakterisierung der Oberflächentopographie von Laser Powder Bed Fusion erzeugten IN718-Proben

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Oberflächentopographie von Materialproben aus dem Werkstoff Inconel 718 (Abk.: IN718) untersucht, die mit dem additiven Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (Abk.: LPBF) hergestellt wurden. Aufgrund desschichtweisen additiven Aufbaus im Pulverbett kann die Oberflächentopographiequalitativ durch die Merkmale Schichtstruktur sowie Pulveranhaftungen und Schmelzbadausläuferbeschrieben werden. Die resultierenden Konsequenzen dieser Merkmale sind zum einen reduzierte dynamische Werkstoffkennwerte und zum anderen Einschränkungen für die zerstörungsfreie Bauteilprüfung auf Defekte und Fehlstellen. Diese Konsequenzen bilden die Motivation dieser Arbeit und die Ausgangssituation für die Charakterisierung der Oberflächentopographie des Werkstoffes IN718.Für die Charakterisierung werden zunächst die Eigenschaften der Oberflächentopographiebeschrieben und die fertigungsspezifischen Eigenschaften für die weiterführende Betrachtung herausgestellt. Es werden verschiedene Probengeometrien (Vertikal, Upskin, Downskin) mit unterschiedlichen Fertigungsparametern hergestellt, deren Oberflächentopographiemit verschiedenen Profil- und Flächenrauheitskennwerten charakterisiert sowie deren Randschichten metallografisch analysiert werden. Die unter Verwendung von Messungen und Analysen als geeignet identifizierten Kennwerte und Merkmale werden auf abrasiv gestrahlte und geschliffene LPBF-Oberflächen angewendet. Die abrasiv gestrahlten LPBF-Oberflächen dienen als Referenzoberfläche, Zielwerte für eine erreichbare Oberflächentopographie direkt aus dem LPBF-Fertigungsprozess festzulegen. Die erarbeiteten Kennwerte und Merkmale werden in einer Bewertungsmatrix zur Oberflächentopographie von LPBF- und bearbeiteten LPBF-Oberflächen zusammengefasst. Mit einer modifizierten Prozessführung werden unter Anwendung einer statistischen Versuchsplanung o.g. Proben gefertigt, deren Oberflächen und Randschichten mit den erarbeiteten Merkmalen und Kennwerten charakterisiert und mit denen der Referenzoberfläche und der nicht modifizierten Prozessführung verglichen werden. Im Ergebniswerden mit der modifizierten Prozessführung sehr ähnliche Merkmale und Kennwertewie bei der Referenzoberfläche erzielt.