Laserscanner-basierte Oberflächenglättung von SLM-Stahl 1.4404 (PDF)

Masterarbeit aus dem Jahr 2017 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau, Note: 1,7, Hochschule Aalen, Sprache: Deutsch, Abstract: Diese Arbeit behandelt einen Teilbereich der Lasermaterialbearbeitung und setzt sich speziell mit den Grundlagen der Laserscanner-basierten Oberflächenglättung von SLM-Stahl 1.4404 auseinander. Zunächst wird auf den verwendeten Werkstoff, den SLM-Prozess und die SLM-Bauteile eigegangen und der experimentelle Aufbau beschrieben und dargelegt, bevor auf die eigentliche Durchführung der Versuchsreihen sowie deren Auswertung eingegangen wird. Aufgrund der Tatsache das es sich bei der Technologie des Laserpolierens um ein relativ neuartiges Fertigungsverfahren handelt und in diesem Forschungsfeld großer Forschungsbedarf besteht, wurde dieses Fertigungsverfahren Gegenstand meiner Untersuchungen und Inhalt der Ihnen vorliegenden Arbeit. Im speziellen wird der Anwendungsfall mit dem SLM-Werkstoff 1.4404 untersucht.

Die Geometrie der Versuchsproben wird an der SLM-Maschine aufgebaut. Es werden für die SLM-Werkstoff 1.4404 jeweils zwei Versuchsreihen durchgeführt. Diese Versuchsreihen untersuchen die Machbarkeit des Laserpolierens bzw. Makropolierens mittels 1D- Laserscanner in Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffes. Durch die Betrachtung der einzelnen Versuchsreihen können Aussagen darüber getroffen werden, durch welche Parameterkombinationen die besten Bearbeitungsergebnisse in Abhängigkeit zur Baurichtung der SLM-Proben erzielt werden können bzw. wie sich die verschiedenen Parametereinstellungen auf die Politurergebnisse auswirken.

Des Weiteren wird der Einfluss mehrfacher Überfahrten (von n=1 bis n=4) auf die Polierergebnisse untersucht. Dabei wurden ebenfalls beide Baurichtungen des SLM-Werkstoffes 1.4404 zur Untersuchung herangezogen. Diese Untersuchungen wurden sowohl mit kontinuierlicher (cw) als auch mit gepulster (pw) Laserstrahlung durchgeführt. Hierbei wurde die Oberflächenglättung der jeweiligen Parameter in Abhängigkeit steigender Anzahl an Überfahrten n untersucht. In dieser Versuchsreihe wurden darüber hinaus Schliffpräparationen (Querschliffe der einzelnen Polierfelder) angefertigt, um die Umschmelztiefe zu detektieren und einen möglichen Zusammenhang zwischen Umschmelztiefe, Polierergebnis (Ra-Wert) und Anzahl der Überfahrten n zu Untersuchen und darzustellen.

Abschließend wurde in den Umschmelzzonen eine Härtemessung auf den Querschliffen der Versuchsproben durchgeführt, um einen prozessbedingten Einfluss auf die Härte des Werkstoffes zu untersuchen.