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.