T. Griemsmann
R. Bernhard
J. Hermsdorf
S. Kaierle

Selektives Laserstrahlschmelzen von Magnesiumlegierungen im industriellen Umfeld

DVS-Berichte
382
714-720
2022
Type: Zeitschriftenaufsatz (non-reviewed)
Abstract
Die herausragenden Eigenschaften von Magnesiumlegierungen machen sie zu prädestinierten Materialien für den Leichtbau und biomedizinische Anwendungen. Die Kombination mit pulverbettbasierter additiver Fertigung ermöglicht topologieoptimierte Leichtbaukomponenten und patientenindividuelle bioresorbierbare Implantate. Die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen befand sich vor dem Projektbeginn im Forschungsstadium. Für eine industrielle Fertigung mussten Herausforderungen im Projekt adressiert und überwunden werden. Zu den Herausforderungen zählen eine geringe Fertigungsgeschwindigkeit und Reproduzierbarkeit. Zur Überwindung geringer Fertigungsraten wurde die Schichtstärke verdoppelt und die Fertigungsrate um den Faktor 2,3 gesteigert. Die Oberflächengüte konnte durch die Entwicklung von Konturparametern für die Schichtstärken 20 μm und 40 μm um bis zu 37 \% (Rz) verbessert werden. Die Anlagentechnik wurde an die Verarbeitung von Magnesiumlegierungen angepasst. So wurde die Schutzgasströmung durch Verwendung unterschiedlicher Gasdüsen überarbeitet, wodurch der Gasvolumenstrom erhöht und die Prozessemissionen verbessert abgeführt werden können. Dies sichert die Reproduzierbarkeit in den Prozessergebnissen. Die mechanischen Eigenschaften wurden durch Zugversuche und Härtemessungen nach Vickers bestimmt und dienen als Richtwert für die Auslegung von belasteten Bauteilen. Abschließend wurden die Ergebnisse bei der Fertigung eines industrierelevanten Demonstrators angewendet und validiert.