Einfluss des Prozessgases auf den Strahlschmelzprozess und Empfehlungen zur Steigerung der Prozessstabilitat

摘要

Obwohl der Laserstrahlschmelzprozess an sich robust ist, konnen gegenwartig in den seltensten Fallen Betriebszeiten von 6.000 Stunden und mehr pro Jahr mit einer Strahlschmelzanlage realisiert werden. Daher ist der Druck seitens der Industrie enorm, die Prozessstabilitat und damit die Betriebsstunden pro Jahr zu steigern. Als Ergebnis von mehreren Forschungsprojekten sowie eigenen Verbesserungen konnte mit geringem Aufwand die Anzahl der Prozessabbruche bzw. der Bauteilfehler (z. B. kurzfristige auftretende hohe Porositat im Bauteil) signifikant reduziert werden. Die Massnahmen und Empfehlungen betreffen unter anderem die Pulverlagerung und deren Uberwachung, das Prozessgas von der Prozessgaswahl bis zur Filterung sowie die Uberwachung von Prozessrandbedingungen. Beginnend mit der Eingangskontrolle, bei der sowohl Zusammensetzung als auch Partikelgrossenverteilung und -form zu prufen sind. Ist die Pulverqualitat hinreichend gut, sind weitere Faktoren fur einen robusten Prozess zu beachten. Dies betrifft unter anderem den Zusammenhang zwischen Luftfeuchtigkeit und Lagerung des Pulvers. Das Pulver sollte trocken gelagert und vor Luftfeuchtigkeit geschutzt werden. Insbesondere ist dies zu beachten, wenn das Metallpulver in der Anlage verbleibt und die Anlage steht. Die Quellen fur ein Einbringen von Luftfeuchtigkeit in die Laserstrahlschmelzanlage mussen aktiv berucksichtigt werden. Dies betrifft sowohl die Gasbehalter als auch die Gasleitungen und die Filterelemente. Daruber hinaus kommt der Prozessgasauswahl eine signifikante Rolle bezuglich der resultierenden mechanisch-technologischen Bauteileigenschaften zu. Durch die Wahl eines angepassten Schutzgases kann der Strahlschmelzprozess, vergleichbar dem Laserstrahlschmelzschweissen, beeinflusst werden. Im Beitrag werden Ergebnisse fur die Werkstoffe AlSi10Mg, Inconel 718 und 625 sowie Hastelloy X vorgestellt. Ausserdem werden Veranderungen und Empfehlungen sowie deren Umsetzung an verschiedenen Anlagen prasentiert.