Investigation of the vector length as an influencing variable on the chemical composition in powder bed-based fusion of metals using a laser beam

Abstract

Das pulverbettbasierte Schmelzen von Metall mittels Laserstrahl (PBF-LB/M nach DIN EN ISO/ASTM 52900) ist ein etabliertes additives Fertigungsverfahren zur direkten Herstellung von metallischen Bauteilen. Dieses Verfahren unterliegt Einflussgrößen, die die Eigenschaften des hergestellten Bauteils maßgeblich beeinflussen. Scangeschwindigkeit, Laserleistung und Hatchabstand sind entscheidend für die Erzeugung von Schmelzspuren, die zu einer ausreichenden Benetzung und einem dichten Bauteil führen. Um ein geeignetes Parameterfenster zu ermitteln, werden Proben aus AlSi10Mg mit einer definierten Vektorlänge hergestellt und in Qualifizierungsprozessen bewertet. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Vektorlänge auf die Bauteileigenschaften, wie Härte, Dichte und chemische Zusammensetzung, untersucht. Es stellt sich die Frage, ob qualifizierte Vektorlängen ohne weitere Untersuchungen und ohne Beeinträchtigung der Bauteilqualität auf beliebige Längen skaliert werden können. Mit Hilfe der energiedispersiven Röntgenfluoreszenzanalyse (EDXRF) und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) konnte eine Konzentrationsschwankung für das Element Aluminium nachgewiesen werden. Die Proben zeigen eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Vektorlänge, die mit EDXRF nachgewiesen wurde. Eine Korrelation zwischen der lokal entlang der Vektorlänge aufgelösten chemischen Veränderung kann jedoch noch nicht festgestellt werden.