Qualitatsprufung fur das Pulverbett im selektiven Laserschmelzprozess

Dieses Buch soll daruber Aufschluss geben, wie die Qualitat des Pulverbetts erfasst und ausgewertet werden kann und wie dies Ruckschlusse auf die Prozessfahigkeit im Pulverschichtauftrag und die resultierende Fertigungsqualitat im Herstellungsprozess erlaubt. Innerhalb der dafur durchgefuhrten Forschungsarbeit wurde ein Streifenlichtprojektionssystem fur die 3D-topographische Erfassung des Pulverbetts und ein Prufstand fur die hersteller- und anlagenunabhangige Abbildung der gangigen Schichtauftragsprozesse im selektiven Laserschmelzen entwickelt. Mithilfe eines mehrstufigen methodischen Ansatzes zur Verarbeitung und Analyse der hochauflosenden Bilddaten des Pulverbetts konnten die vielfaltigen charakteristischen Eigenschaften der Pulverbettoberflache anhand von verschiedenen Fehlerbildern im Schichtauftrag identifiziert, klassifiziert und bewertet werden. Auf Grundlage dieser Pulverbettanalytik wurde ex-situ auf dem Prufstand eine vollfaktorielle Untersuchung der prioritaren Prozessparameter im Pulverschichtauftragsprozess (Auftragsprinzip, Auftragselement, Auftragsgeschwindigkeit, Pulverschichtdicke) durchgefuhrt, um die Auswirkungen der unterschiedlichen Stellgroen wissenschaftlich zu untersuchen. Anhand der Ergebnisse der Analyse wurde ein Parameterfenster identifiziert, welches eine hohere Prozessfahigkeit und damit letztlich eine gesteigerte Produktivitat im Prozess bewirken kann. Die identifizierten Parameterfenster wurden im Anschluss durch In-situ-Versuche vollfaktoriell untersucht und die Ergebnisse durch nachgelagerte Prufungen der gefertigten Probekorper validiert. Der ganzheitliche Ansatz der entwickelten Messtechnik zur Pulverbettuberwachung und die automatisierte Auswertung der Messdaten wurden abschlieend auf die Ubertragbarkeit in den industriellen Mastab im Rahmen einer Potenzialanalyse betrachtet und bewertet. Es konnte fur die Nutzer und Hersteller von Anlagentechnik des selektiven Laserschmelzens von Metallen nachgewiesen werden, dass die Prozessfahigkeit des Pulverschichtauftrags in unterschiedlichem Mae in Abhangigkeit der prioritaren Stellgroen im Auftragsprozess steht und gewissen Trends folgt, die in vorteilhafter Weise fur die Ausgestaltung des Prozesses genutzt werden konnen. Hierfur wurden im Rahmen der Untersuchungen fur die Aluminiumlegierung AlSi10Mg mehrere Prozessparameterkombinationen fur eine erhohte Produktivitat und einen stabilen Prozess validiert. Zudem wurde als Ergebnis der Potenzialanalyse die Eignung der Streifenlichtprojektion als Messtechnik fur die Pulverbetterfassung und prozessbegleitende Uberwachung im industriellen Mastab aller heutigen Anlagengroenklassen von PBF-LB/M-Anlagentechnik demonstriert.