Abstract No.:	7568
Scheduled at:	Wednesday, September 21, 2022, TZ 4 und TZ 5 10:00 AM Additive Fertigung - Selektives Laserstrahlschmelzen
Title:	Selektives Laserstrahlschmelzen von Magnesiumlegierungen im industriellen Umfeld
Authors:	Tjorben Griemsmann* / Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland Robert Bernhard / Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland Jörg Hermsdorf/ Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland Stefan Kaierle/ Laser Zentrum Hannover e.V., Deutschland
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, aber auch Risiken, die sich in der Verarbeitung von reaktivem Magnesiumpulver ergeben. 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 60 % (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. Ferner weist Magnesium einen kleinen schmelzflüssigen Temperaturbereich (441 °C) auf. Es wurden Konstruktionshinweise erstellt, die minimal und maximal umsetzbare Grundgeometrien beschreiben, um während der industriellen Fertigung das Prozesstemperaturfenster nicht zu verlassen. Die mechanischen Eigenschaften wurden durch Zugversuche und Härtemessungen nach Vickers bestimmt und dienen als Richtwert für die Auslegung von belasteten Bauteilen. Zur sicheren Verarbeitung wurden mögliche Risiken bei der Handhabung von reaktiven Magnesiumpulverwerkstoffen beschrieben und Handlungsempfehlungen abgeleitet. Abschließend wurden die Ergebnisse bei der Fertigung eines industrierelevanten Demonstrators angewendet und validiert.

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