Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einflüsse der Prozessparameter auf die Versagensmechanismen von additiv gefertigten AM-Bauteilen bei zyklischer Belastung

Die Eigenschaften additiv gefertigter Bauteile zeigen eine starke Abhängigkeit von prozessbedingten Randbedingungen. Insbesondere die Dichte und die Verteilung von Defekten weisen eine hohe Inhomogenität auf, die sich wiederum signifikant auf die mechanischen Eigenschaften auswirkt. Um kosteneffektiv zu produzieren muss das verwendete Pulver recycelt werden und dem Prozess mehrmals zugeführt werden. Dadurch nimmt sowohl die statische als auch die zyklische Festigkeit mit fallender Dichte beziehungsweise steigender Defektgröße ab. Bei Bauteilen für die Antriebstechnik, welche potentiell additiv gefertigt werden können, ist eine derartige Schwankung der Qualität jedoch nicht zulässig. Deshalb soll untersucht werden, wie sich die prozessbedingten Inhomogenitäten auf die Ermüdungsfestigkeit eines additiv gefertigten Einsatzstahls auswirken. Ausgehend von einem definierten Referenzzustand, soll auf Probekörperebene systematisch der Einfluss der Bauteillage, des Abstandes der Probekörper zueinander, sowie der Einfluss von recycletem Pulver untersucht werden. Die Probekörper werden sowohl metallographisch als auch mechanisch charakterisiert. Für jeden Zustand werden Probekörper gefertigt und unter zyklischer Beanspruchung zerstörend geprüft. So sollen Korrelationen zwischen den resultierenden Eigenschaften und den prozessbedingten Randbedingungen statistisch abgesichert herausgearbeitet werden. Die Entwicklung von LPBF- Anlagen schreitet immer weiter voran und für viele KMU wird die Anschaffung, neben den Möglichkeiten im Rapid-Prototyping, gerade auch für das Rapid-Manufacturing immer interessanter. Es lassen sich Individualteile und Kleinserien deutlich kosteneffizienter als mit konventionellen Methoden herstellen oder überhaupt erst wirtschaftlich realisieren. Dabei ist es Ziel vieler KMU, durch Fertigung von Bauteilen höherer Kritikalitäts-Stufen, die zum Beispiel in der Antriebstechnik eingesetzt werden, ihren Marktanteil zu vergrößern.