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Bauteile aus dem 3D-Drucker – Fehler in additiv hergestellten Bauteilen

Sunday (01.01.2040)
00:00 - 12:23 Uhr Halle 2

Die additive Fertigung, die üblicherweise auch als 3D-Druck bezeichnet wird, gewinnt in Forschung und Industrie zunehmend an Bedeutung. Insbesondere bei Bauteilen mit komplexen Geometrien, mit hohem Individualisierungsgrad oder in der Prototypen und Kleinserienfertigung finden die Methoden der additiven Fertigung Anwendung. Die Besonderheit der additiven Fertigung ist, dass der Fertigungsprozess werkzeuglos und ohne Formen direkt aus CAD-Daten erfolgt und somit Bauteile mit konventionell nicht oder nur schwer zu fertigenden Geometrien produziert werden können. Mit steigender Bedeutung additiver Fertigungsverfahren auch im Bereich von Endprodukten, steigt zeitgleich der Bedarf an Maßnahmen zur Sicherung der Bauteilqualität- und Zuverlässigkeit. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass vor allem im Bereich der laserbasierten additiven Fertigung im Pulverbett (Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) aufgrund der hoch-dynamischen Prozesscharakteristika starke Abweichungen von der Gefüge- und Phasenausbildung im Vergleich zu konventionell gefertigten Werkstoffen auftreten.

Diese Besonderheiten der Mikrostruktur-Ausbildung sowie die speziellen Prozesscharakteristika hinsichtlich Ausgangsmaterial und Anlagentechnologie führen zu sehr spezifischen makroskopischen und mikroskopischen Fehlerbildern additiv gefertigter Werkstoffe und Bauteile. Makroskopische treten vor allem Risse bzw. Trennungen einzelner Schichten aufgrund thermischer Spannungen sowie verschiedene Fehlstellen aufgrund inhomogener Pulverbeschichtung auf. Mikroskopisch zeigen sich verschiedene Ausbildungsformen von Porosität, Oxid- und Fremdmaterial-Einschlüsse sowie Fremdphasenausbildung aufgrund der hohen Prozessdynamik.

Da sich die auftretenden Fehler und vor allem ihre Ursachen zur konventionellen Fertigung teils deutlich unterscheiden, zeigt die vorliegende Arbeit eine Zusammenstellung typischer makroskopischer sowie mikroskopischer Fehler in additiv mittels L-PBF gefertigten Werkstücken. Die Untersuchung erfolgt hierbei an den in der laserbasierten additiven Fertigung gängigen und kommerziell bei vielen Anlagenherstellern erhältlichen Legierungen (z.B. AlSi10Mg, 316L, H13, TiAl6V4) mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie.

 

Sprecher/Referent:
Tim Schubert
Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
Weitere Autoren/Referenten:
  • Gaby Ketzer-Raichle
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Dr. Timo Bernthaler
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
  • Prof. Dr. Gerhard Schneider
    Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft