Innerhalb dieser Arbeit werden zur Optimierung des generativen Strahlschmelzprozesses Kundenanforderungen an generativ hergestellte Prototypenbauteile aus Metall für die Automobil- und Motorradentwicklung der BMW Group ermittelt und deren Umsetzung sowie deren Reproduzierbarkeit mit Hilfe des Strahlschmelzverfahrens untersucht. Für die Anwendung in diesen Bereichen zählt neben einer kurzen Lieferzeit auch eine für den Anwendungsfall ausreichende Maßhaltigkeit. Darüber hinaus müssen die mechanischen Eigenschaften der auf diesem Wege hergestellten Prototypenbauteile mit denen konventioneller Fertigungsverfahren vergleichbar sein, um die gewonnenen Erprobungsergebnisse auf das spätere Serienbauteil übertragen zu können. Während eine relativ kurze Herstellungszeit aus der schichtweisen und werkzeuglosen Herstellung resultiert und die Einhaltung der Maßhaltigkeit bei dem betrachteten Anlagensystem als Stand der Technik zu betrachten ist, werden im Rahmen dieser Arbeit die Einflussgrößen auf die mechanischen Eigenschaften analysiert. Mit Hilfe der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse sowie des Ursache-Wirkungs- Diagramms werden die Beschaffenheit des pulverförmigen Ausgangswerkstoffs, die Laserleistung und der Restsauerstoffgehalt in der Bauraumatmosphäre als wesentliche Einflussfaktoren auf die Qualität von Strahlschmelzbauteilen erkannt und im weiteren Verlauf unter Produktionsbedingungen untersucht. Nach Analyse des verwendeten Pulverwerkstoffs wird kein messbarer Einfluss auf die Bauteilqualität deutlich. Dagegen wird bei der Gegenüberstellung der Gefügequalität und der mechanischen Eigenschaften der generierten Prüfkörper, die mit unterschiedlichen Laserleistungen hergestellt werden, eine Abhängigkeit erkennbar. Demnach führt eine Laserleistung ober- und unterhalb des Wertebereichs von 86 und 92 W zu einer Zunahme der Porosität im Gefüge und gleichzeitig zu einem Abfall der mechanischen Kennwerte. Dies wird vor allem bei den Werten für die Bruchdehnung und Brucheinschnürung des betrachteten Werkstoffs Edelstahl 1.4404 deutlich. Ein weiterer Abfall der Werkstoffduktilität wird durch den während des Schmelzprozesses vorhandenen Restsauerstoff hervorgerufen. Dieser gelangt bei dem verwendeten Anlagensystem infolge von Unterbrechungen in der Schutzgaszufuhr in den Prozessraum und lässt sich später im generierten Gefüge mit Hilfe der EDX-Analyse nachweisen. Die weiteren Untersuchungen in dieser Arbeit zeigen, dass durch Einhaltung der Laserleistung und Reduzierung des Restsauerstoffgehalts durch einen kontinuierlichen Schutzgasmassenstrom eine Erhöhung der duktilen Werkstoffeigenschaften bei geringen Standardabweichungen erzielt werden kann.
Kundenorientierte Optimierung des generativen Strahlschmelzprozesses
2010
149 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Automobilbau , Motorrad , Metall (Werkstoff) , Strahlschmelzen (Plasma) , Serienfertigung , mechanische Eigenschaft , Gefüge (Werkstoff) , Porosität , Bruchdehnung , Brucheinschnürung , Sauerstoffgehalt , Luftgehalt , Schutzgas , Duktilität , Fehlermöglichkeits- und Fehlereinflussanalyse , Metallpulver
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