Auswirkung der Wiederverwendung von Ti-6Al-4V-Pulver auf Pulvereigenschaften und Bauteilqualität bei der additiven Fertigung

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkung der Wiederverwendung von Ti-6Al-4V-Pulver auf die Pulvereigenschaften und Bauteilqualität bei der additiven Fertigung zu untersuchen. Dafür wurden zwei Hauptbaureihen mittels PBF-LB/M erstellt: zum einen eine Baureihe mit und zum anderen eine Baureihe ohne Nutzung eines Gasaufbereitungssystems. Für jede der beiden Baureihen wurde jeweils eine Pulvercharge für mehrere Baudurchgänge wiederverwendet. Die Bauparameter wurden für beide Baureihen gleich gehalten. Zur Untersuchung möglicher Auswirkungen wurde der Sauerstoff- und Stickstoffgehalt im Pulver und in den gebauten Proben und die Porosität analysiert. Außerdem wurden Zugversuche durchgeführt und Bruchflächen elektronenmikroskopisch untersucht. Nachdem Auffälligkeiten wie sehr geringe Bruchdehnungen und spröde Randbereiche bei einigen Zugproben erkannt worden sind, wurden zusätzlich vereinzelte Härteprüfungen und EDX-Messungen vorgenommen. In der Baureihe mit Gasaufbereitung ließ sich ein leichter Einfluss der Pulverwiederverwendung auf die mechanischen Eigenschaften und Sauerstoff- und Stickstoffanteile erkennen. Bei der Baureihe ohne Gasaufbereitungssystem konnten keine Veränderungen in den Ergebnissen beobachtet werden. Insgesamt konnte kein eindeutiger Einfluss der Pulverwiederverwendung herausgearbeitet werden. Es stellte sich heraus, dass es während der Probenherstellung und -weiterbearbeitung viele Faktoren gab, die die Ergebnisse beeinflussten und so keine aussagekräftigen Antworten auf die ursprüngliche Fragestellung der Arbeit gefunden werden konnte. Ein ausschlaggebender Faktor war die Qualität des Vakuums während der nachträglichen Wärmebehandlung, da diese die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigte. Ebenfalls führten Reparaturen und Bauteilwechsel an der PBF-LB/M-Maschine zu einem starken Einfluss der Bauplattenposition der Probe auf die Eigenschaften und zu Porenbildung, die zu stark abweichenden mechanischen Ergebnissen in den einzelnen Baudurchgängen führten.