Rasch M, Huber F, Butzhammer L, Merz C, Schmidt M (2017)
Publication Language: German
Publication Type: Conference contribution, Conference Contribution
Publication year: 2017
Publisher: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG
Pages Range: 254-268
Conference Proceedings Title: PROCEEDINGS OF THE 14TH RAPID.TECH CONFERENCE ERFURT
Event location: Erfurth
ISBN: 978-3-446-45459-0
URI: http://www.hanser-elibrary.com/doi/pdf/10.3139/9783446454606.019
DOI: 10.3139/9783446454606.019
Deutsch:
Das Laserstrahlschmelzen von Metallen im Pulverbett (LSS) ist ein
Fertigungsverfahren zur schichtweisen Herstellung metallischer Bauteile mit
hoher Geometriefreiheit. Im Fokus aktueller Forschungsaktivitäten steht die
Qualifizierung unterschiedlicher neuer Werkstoffe für die Fertigung von
Bauteilen mit einer relativen Dichte > 99 %. Für die Anwendung ist neben
den mechanischen Eigenschaften auch die Oberflächenqualität der Bauteile
von Bedeutung.
Wissenschaftlicher Gegenstand der Untersuchungen sind die Einflüsse
unterschiedlicher Bestrahlungsstrategien auf die resultierende
Oberflächenqualität, den Edge-Effekt und die oberflächennahe Porosität bei
LSS-Probekörpern aus dem in der laserbasierten Additiven Fertigung
etablierten Werkstoff 1.4404. Im Rahmen der durchgeführten
Untersuchungen wurden Prozessparameter wie Laserstrahlleistung,
Scangeschwindigkeit und Spotdurchmesser sowohl im Randbereich als
auch im Bauteilvolumen in einem breiten Intervall variiert, um deren Einfluss
auf die Oberflächenqualität zu bestimmen. Im Anschluss an die Herstellung
wurden die Proben metallographisch aufbereitet und mittels einer Hell-
Dunkel-Analyse an hochpolierten Schliffen hinsichtlich der relativen Dichte
im Randbereich analysiert. Zudem wurde die Oberflächenrauheit der Proben
durch Laser-Scanning-Mikroskopie bestimmt.
Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen einen deutlichen
Zusammenhang zwischen gewählten Prozessparametern und den sich
ergebenden Bauteileigenschaften. Dabei ist der Einfluss der
Prozesseingangsgrößen, insbesondere der Belichtungsstrategie, auf das
Ergebnis besonders bei geringen Bauteilquerschnitten signifikant. So weisen
dünne Bauteile bei einer Konturbelichtung vor der Füllung eine erhebliche
Porosität auf. Bei umgekehrter Reihenfolge ist die relative Dichte bei
ansonsten gleichen Parametern größer als 99,5%. Zugleich kann auf diese
Weise der Edge-Effekt nahezu unterdrückt werden.
English
Laser beam melting (LBM) of metals in powder bed is a layer-wise
manufacturing process that enables the manufacturing of parts with high
geometrical freedom regarding the design. The focus of current research is
on qualifying new materials for manufacturing parts with a relative density
lager than 99% and adequate mechanical characteristics. Apart from the
mechanical properties (e.g. tensile strength), the surface quality is of high
interest for most industrial applications.
Scientific objects of the presented research are the influence of varying
process parameters and scanning strategies on the resulting surface
roughness, the edge-effect as well as near-surface porosity for specimens
made out of 316L. Experiments were performed by variation of several
process parameters (e.g. laser power, scanning speed and laser beam
diameter) for the core as well as for the shell to verify their influence on
surface quality. The manufactured specimens were metallographically
prepared and subsequently analyzed with regard to relative density and
surface roughness. The relative density was determined using the pixel
brightness distribution of microscopic images of polished cross-sections. The
surface roughness was measured by means of laser scanning microscopy.
The results indicate a strong influence of process parameters and scanning
strategies on the resulting relative density and surface roughness. Especially
at thin cross sections the influence of scanning strategy on the surface near
porosity is significant. Thin parts show a high porosity if the core is exposed
after finishing the shell. In opposite order the relative density is
approximately higher than 99.5% and simultaneously the edge-effect can be
significantly reduced.
APA:
Rasch, M., Huber, F., Butzhammer, L., Merz, C., & Schmidt, M. (2017). Einfluss der Belichtungsstrategie auf die oberflächennahe Porosität beim Laserstrahlschmelzen im Pulverbett. In M. Kynast, M. Eichmann , G. Witt (Hrg.), PROCEEDINGS OF THE 14TH RAPID.TECH CONFERENCE ERFURT (S. 254-268). Erfurth: Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG.
MLA:
Rasch, Michael, et al. "Einfluss der Belichtungsstrategie auf die oberflächennahe Porosität beim Laserstrahlschmelzen im Pulverbett." Tagungsband Rapid.Tech – International Trade Show & Conference for Additive Manufacturing, Erfurth Hrg. M. Kynast, M. Eichmann , G. Witt, Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG, 2017. 254-268.
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