Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Qualifizierung einer Prozesskette zum Laserstrahlsintern metallischer Bauteile



Datum: 23.03.2005


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. mult. Dr.h.c. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. W. Schweiger

Das Laserstrahlsintern von Metallen ist ein noch relativ junges Verfahren zur Herstellung von Metallbauteilen. Primäres Einsatzgebiet ist das Rapid Prototyping und das Rapid Tooling. Es fehlten allerdings bisher genaue Kenntnisse über das Temperatur und das Spannungsfeld beim Laserstrahlsintern und über deren Beeinflussbarkeit. Während des Laserstrahlsinterns kann ein Prozessversagen im Bauteilaufbau in Form einer Schichtdelamination auftreten und die laserstrahlgesinterten Bauteile können sich bei der Nacharbeit und bei erhöhten Temperaturen verziehen. Beide Effekte sind Folgen von hohen Temperaturgradienten im Prozess und den daraus resultierenden Eigenspannungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein FE-basiertes Prozessmodell entwickelt und auf den Laserstrahlsinterprozess angewendet. Es wurde nachgewiesen, dass zeitabhängige Prozessparameter wie die Scangeschwindigkeit einen wesentlichen Einfluss auf ein Auftreten einer Delamination haben, während der Verzug der Bauteile im wesentlichen durch den flächig eingebrachten Energieeintrag bestimmt wird. Diese Ergebnisse führten auch zur Einbettung des Laserstrahlsinterprozesses in eine Prozesskette mit nachgeschalteter Infiltration. Hierüber ist es möglich, bei vergleichbaren mechanischen Eigenschaften wie im konventionellen, einstufigen Prozess Bauteile wesentlich schneller und kostengünstiger mit niedrigerem Verzug zu fertigen.