Entwicklung des Selective Laser Melting (SLM) für Aluminiumwerkstoffe

Das Selective Laser Melting (SLM) Verfahren ist ein generatives Fertigungsverfahren, mit dem Bauteile schichtweise direkt aus dreidimensionalen CAD-Daten ohne formgebende Werkzeuge aufgebaut werden. Durch den Einsatz von einkomponentigen metallischen Serienwerkstoffen und durch das vollständige Aufschmelzen der Pulverpartikel und die damit erreichbare Bauteildichte von 1000/0 weisen die hergestellten Bauteile serienidentische Gebrauchseigenschaften auf. Das SLM Verfahren ist bisher im wesentlichen für Stahlwerkstoffe und Titanlegierungen entwickelt worden. In der vorliegenden Arbeit wird das Werkstoffspektrum für das SLM-Verfahren auf die Aluminiumlegierungen AISi25, AISi1OMg, AIMg3 und AIMgSiO.5 erweitert. Auf der Basiseiner systematischen Versuchsplanung ist insbesondere der Einfluss der Verfahrensparameter Laserleistung und Scangeschwindigkeit auf die Bauteildichte und die Porenund Risshäufigkeit untersucht worden. Für alle vier Aluminiumlegierungen konnten Prozessfenster bestimmt werden, so dass die Bauteile eine Dichte von nahezu 100 % aufweisen. Die Risshäufigkeit ist werkstoffabhängig. Bei AISi25 und AISi1OMg treten keine Risse auf. Die Legierungen AIMg3 und insbesondere AIMgSiO.5 weisen eine hohe Heißrissanfälligkeit auf, wobei die Heißrissanfälligkeit mit zunehmendem Mg-Gehalt abnimmt. Auch für die Risshäufigkeit wurden Prozessdiagramme entwickelt. Die Werte für die Dehngrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung der hergestellten Proben aus AISi1OMg sind aufgrund des durch den SLM-Prozeß erzielten sehr feinen Gefüges vergleichbar oder höher als die mit dem Sandgussverfahren hergestellten Proben. Auf Basisder aus den Grundlagenuntersuchungen gewonnenen Ergebnisse sind zwei komplexe dreidimensionale Demonstratorbauteile hergestellt worden. Die vorgestellten Untersuchungen führen zu einer Erweiterung der verarbeitbaren Werkstoffe auf ausgewählte Aluminiumlegierungen für das SLM Verfahren und leisten damit einen wichtigen Beitrag zu einer erhöhten Akzeptanz des Verfahrens in der industriellen Fertigungstechnik.