Mikro Selektive Laserschmelz Anlage
Final Report Abstract
Mit Hilfe der Anlage für das Mikrolasersintern bzw. –schmelzen konnten Grundlagenuntersuchungen zur Steigerung der Auflösung der additiven Fertigung metallischer Werkstoffe durchgeführt werden. Die Ziele dieser Untersuchungen waren unter anderem die Analyse des Zusammenhanges zwischen Prozessführung und den erreichbaren Bauteileigenschaften (u.a. Dichte, Oberflächenqualität, mechanische Kennwerte). Bedingt durch die Spezifikationen der beschafften Anlage konnten hierbei Versuche in den unterschiedlichen Betriebsarten des Lasers (gepulst und kontinuierlicher Betrieb) durchgeführt und darauf basierend ein Prozessfenster für die Parameter Laserleistung und Scangeschwindigkeit ermittelt werden. Die Verwendung von Pulvermaterial des Werkstoffes 1.4404 mit Korngrößen im einstelligen Mikrometerbreich ermöglichte durch den besonderen Auftragsmechanismus der Anlage die Applizierung von Pulverschichtdicken kleiner 10 µm. Die Verwendung von geeigneten Prozessparametern ermöglichte die Generierung von Bauteilen mit einer relativen Dichte von über 99,5% und darauf basierend mechanische Kennwerte wie bspw. Zugfestigkeiten von über 700 N/mm². Die mittels Methoden der statistischen Versuchsplanung erreichten Oberflächengüten betragen für den arithmetischen Mittenrauwert Werte von Ra = 2,5 µm und für die Rauhtiefe Werte Rz = 12 µm. Die in Rahmen der bisher durchgeführten Untersuchungen erreichte minimale Wanddicke betrug 40 µm bei einem Aspektverhältnis von über 300. Die geometrischen Einschränkungen für die pulverbettbasierte additive Fertigung von metallischen Werkstoffen konnte entsprechend erweitert werden. Insbesondere der realisierbare Überhangwinkel konnte hierbei auf einen Wert von α = 30° reduziert werden. Hierdurch können weitere Anwendungen zur Nutzung dieser Fertigungstechnologie untersucht und für mögliche industrielle Applikationen erschlossen werden.
Publications
- Micro Laser Melting: Analyses of Current Potentials and Restrictions for the Additive Manufacturing of Micro Structures. In: Twenty-Fifth Annual International Solid Freeform Fabrication, (SFF) Symposium, Austin (TX), USA, 2014
Fischer, Jakob ; Kniepkamp, Michael ; Abele, Eberhard
- Analysis and optimisation of vertical surface roughness in micro selective laser melting In: Surface Topography: Metrology and Properties 3. Jg., Nr. 3, S. 034007 2015
Abele, Eberhard; Kniepkamp, Michael
(See online at https://doi.org/10.1088/2051-672X/3/3/034007)
