Einfluss von Werkstoff, Prozessführung und Wärmebehandlung auf das bruchmechanische Verhalten von Laserstrahlschmelzbauteilen

Laserstrahlgeschmolzene Bauteile verfügen über vielversprechende Zukunftsperspektiven. Der Einsatz dieser Bauteile in technischen Anwendungen setzt jedoch die Kenntnis über deren Verhalten bei statischer und schwingender mechanischer Belastung voraus. Hierzu werden in dieser Arbeit bruchmechanische Untersuchungen von zwei Werkstoffen des Laserstrahlschmelzprozesses durchgeführt. Der Fokus liegt auf der Analyse diverser Einflüsse auf das Rissausbreitungsverhalten. Zu Beginn erfolgt ein bruchmechanischer Vergleich der Werkstoffe untereinander. Daraufhin wird der Einfluss von Prozessparametern auf die bruchmechanischen Materialkennwerte untersucht. Des Weiteren findet eine Analyse des Anisotropiegrades anhand verschiedener Anordnungsvarianten von Aufbaurichtung und Initialrissrichtung statt. Anschließend erfolgt eine Optimierung der Materialkenndaten. Hierzu finden diverse Wärmebehandlungsverfahren Anwendung. Das Ergebnis bilden Materialkennwerte, welche in der Größenordnung konventionell hergestellter Werkstoffe liegen, so dass es gelingt filigrane Strukturen mit hochwertigen Werkstoffeigenschaften herzustellen. Der Einfluss der Wärmebehandlung auf die Lebensdauer laserstrahlgeschmolzener Komponenten wird anhand numerischer Risswachstumssimulationen verdeutlicht. Zum Abschluss dieser Arbeit werden die Vorteile des Laserstrahlschmelzprozesses am Beispiel einer individualisierten und hinsichtlich der Festigkeit und des Leichtbaus optimierten Fahrradtretkurbel aufgezeigt.