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Stetig zunehmende Passagieraufkommen im Flugverkehr sowie ein steigender internationaler Wettbewerb in der Luftfahrtindustrie führen zur verstärkten Nachfrage nach effizienten Flugzeugen. Eine zentrale Einflussgröße eines effizienten Lufttransports stellt der Leichtbau der eingesetzten Strukturen dar, um die Leichtbaupotenziale maximal auszuschöpfen, kommen hierbei vermehrt Hochleistungswerkstoffe wie z.B. Titanlegierungen zum Einsatz. Die Herausforderung dieses Ansatzes besteht in dem Zielkonflikt zwischen Leichtbau und kosteneffizienter, konventioneller Fertigung. Während die Anforderungen des Leichtbaus auf eine minimale Bauteilmasse abzielen, führt dies bei konventionell zerspanenden Fertigungsverfahren zu Spanvolumen von bis zu 95 % und damit verbunden großen Kosten. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, soll in dieser Arbeit im Gegensatz zur herkömmlichen, subtraktiven Fertigung ein additives Verfahren tiefgreifender untersucht werden. Additive Fertigungsverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass nur in den Bereichen Material aufgetragen wird, an denen ein strukturelles oder funktionelles Erfordernis besteht.
Laser Metal Deposition (LMD) ist ein lasergestütztes, generierendes Fertigungsverfahren. Hierbei wird ein pulverförmiger Werkstoff mit einem Trägergasstrom über drei koaxiale Düsen auf das Substrat befördert, um im Fokuspunkt der Pulverdüsen mittels Laserstrahlung mit dem Substrat verbunden zu werden. Charakteristisch für den Prozess sind die hochfokussierte, additive Herstellung von Bauteilen sowie die flexible und unabhängige Handhabung von Bearbeitungskopf und Substrat. Das Verfahren zeigt auf der einen Seite für die Fertigung von Rohbauteilen für die Luftfahrtindustrie große Kosteneinsparungspotenziale. Auf der anderen Seite besteht die Herausforderung der Prozessbeherrschung. Die Vorhersagbarkeit der Prozessergebnisse ist heute nur eingeschränkt möglich und die Steuerung der Qualitätsziele im Rahmen einer Produktion noch nicht hinreichend untersucht.
Vor diesem Hintergrund werden Prozesseinflussgrößen identifiziert, quantifiziert und für eine Definition von Toleranzbereichen sowie an einer prototypischen Anwendung validiert. Die Ergebnisse werden genutzt, um einen Ausblick auf eine Möglichkeit der aktiven Steuerung der Qualitätsziele bei der additiven Fertigung von dreidimensionalen Strukturen zu präsentieren.
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