Adaptives Laser Powder Bed Fusion der Titanlegierung TiAl6V4

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Mit dem LBPF-Verfahren ist die Fertigung komplexer Bauteile möglich. Die konventionelle LPBF-Prozessführung ist jedoch weitgehend statisch und berücksichtigt die Bauteilgeometrie nur unzureichend. Dies führt zu variierenden Prozessbedingungen, die die Bauteilqualität, Prozessrobustheit und Designfreiheit beeinträchtigen. In dieser Arbeit wird eine adaptive LPBF-Prozessführung entwickelt, die die Prozessparameter dynamisch an die Bauteilgeometrie und die Anforderungen des Anwenders anpasst. Das Verfahren nutzt das selektive Umschmelzen von Metallpulver mittels Laserstrahlung, was die Herstellung nahezu unbegrenzt komplexer Bauteile ermöglicht. Am Beispiel der Titanlegierung TiAl6V4 werden die Schwächen der herkömmlichen LPBF-Prozessführung aufgezeigt. Die adaptive Prozessführung ermöglicht geometriespezifische Anpassungen der LPBF-Prozessparameter, wodurch lokale Materialüberhöhungen und unerwünschte Abweichungen der Schmelzbaddimensionen vermieden werden. Probekörper mit Überhangwinkeln von bis zu 10° können stützenfrei gefertigt werden, und die reale Aufbaurate wird um über 20 % gesteigert. Zudem werden die erforderlichen Anpassungen an der Anlagen- und Steuerungstechnik identifiziert und umgesetzt. Ein Software-Demonstrator zur Generierung der Baudaten zeigt die Übertragbarkeit der adaptiven LPBF-Prozessführung auf komplexe Bauteile.