Homogenisierung lokaler Prozesscharakteristika für das Laserstrahlschmelzen

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Das Laserstrahlschmelzen ermöglicht durch seine konstruktiven Möglichkeiten erhebliche Gewichtseinsparungen im Betrieb von Triebwerken und bietet somit großes Potenzial für zukünftige Generationen. Diese Arbeit untersucht den Einfluss lokaler Prozesscharakteristika des Laserstrahlschmelzens auf rissinitiierende Bauteilcharakteristika. Die Analyse erfolgt durch Regressionsmodelle und die Homogenisierung basiert auf Prozess- und Anlagenanpassungen. Das Verfahren, bekannt als Powder Bed Fusion of Metal with Laser Beam (PBF LB/M), wird zur Herstellung komplexer Triebwerkskomponenten eingesetzt. Eine Voraussetzung für die Verwendung von PBF LB/M Bauteilen in der Luftfahrt sind reproduzierbare und bauraumpositionsunabhängige Bauteilcharakteristika wie Dichte und Oberflächenrauheit, die nur eingeschränkt gewährleistet werden können. Lokale Veränderungen in Prozessparametern wie Energieeinkopplung, Pulverauftrag oder Schutzgasströmung können rissinitiierende Eigenschaften beeinflussen und somit das Ermüdungsverhalten beeinträchtigen. Die Arbeit identifiziert und evaluiert diese Einflüsse und entwickelt Konzepte zur Homogenisierung. Die Prozesscharakteristika werden zunächst hinsichtlich ihrer Bauraumpositionsabhängigkeit analysiert, gefolgt von der Evaluierung der Bauteilcharakteristika. Abschließend werden die Veränderungen quantifiziert und die Regressionsmodelle mit Messergebnissen validiert.