TY - THES

T1 - Untersuchungen zur Produktivität im selektiven Laserschmelzprozess von Ti-6Al-4V Bauteilen

AU - Pogrielz, Thomas

N1 - gesperrt bis 28-02-2027

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Additive Fertigung bietet hohe Flexibilität und Designfreiheit und ist damit eine der prägendsten Technologien des gegenwärtigen Jahrzehnts. Hinsichtlich Produktivität und Wirtschaftlichkeit ist diese jedoch durch den schichtweisen Aufbau gegenüber konventionellen Methoden eingeschränkt. Es ist Teil dieser Arbeit die Spanne zwischen der Fertigungsmöglichkeit komplexer Bauteile, hoher Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu reduzieren. Anhand systematischer Charakterisierung mittels Licht- und Elektronenmikroskopie sowie XRD- und Härtemessungen, wurde die Prozess-Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehung tiefgreifend analysiert. Diese zeigten, dass die Wirtschaftlichkeit des Druckprozesses mit einem mit der Standardproduktionsstrategie vergleichbaren Eigenschaftsprofil, hinsichtlich Dichte und Härte, beinahe vierfach gesteigert werden kann. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass mit höheren Produktivitäten auch erhöhte Rauhigkeiten auftreten. Bei der Anwendung hoher Energiedichten konnten lokale Überhitzung sowie Spratzenbildung detektiert werden, welche in weiterer Folge zur diskontinuierlichen Entwicklung von sogenannten Keyhole-Poren über den Probenquerschnitt führten. Weiterführende Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass die heterogene Porenverteilung durch einen thermisch kontrollierten Druck-Job reduziert werden.

AB - Additive Fertigung bietet hohe Flexibilität und Designfreiheit und ist damit eine der prägendsten Technologien des gegenwärtigen Jahrzehnts. Hinsichtlich Produktivität und Wirtschaftlichkeit ist diese jedoch durch den schichtweisen Aufbau gegenüber konventionellen Methoden eingeschränkt. Es ist Teil dieser Arbeit die Spanne zwischen der Fertigungsmöglichkeit komplexer Bauteile, hoher Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu reduzieren. Anhand systematischer Charakterisierung mittels Licht- und Elektronenmikroskopie sowie XRD- und Härtemessungen, wurde die Prozess-Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehung tiefgreifend analysiert. Diese zeigten, dass die Wirtschaftlichkeit des Druckprozesses mit einem mit der Standardproduktionsstrategie vergleichbaren Eigenschaftsprofil, hinsichtlich Dichte und Härte, beinahe vierfach gesteigert werden kann. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass mit höheren Produktivitäten auch erhöhte Rauhigkeiten auftreten. Bei der Anwendung hoher Energiedichten konnten lokale Überhitzung sowie Spratzenbildung detektiert werden, welche in weiterer Folge zur diskontinuierlichen Entwicklung von sogenannten Keyhole-Poren über den Probenquerschnitt führten. Weiterführende Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass die heterogene Porenverteilung durch einen thermisch kontrollierten Druck-Job reduziert werden.

KW - additive Fertigung

KW - selektives Laserschmelzen

KW - Ti-6Al-4V

KW - Titanlegierung

KW - Alpha+Beta-Legierung

KW - Mikrostruktur-Charakterisierung

KW - Produktivität

KW - Wirtschaftlichkeit

KW - Additive manufacturing

KW - selective laser melting

KW - Ti-6Al-4V

KW - titanium alloy

KW - alpha+beta alloy

KW - microstructure characterization

KW - productivity

KW - economics

M3 - Masterarbeit

ER -