Erhöhung der Aufbaurate beim Laser Powder Bed Fusion durch Bearbeitung mit zwei gekoppelten Laserstrahlen

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Das Laser Powder Bed Fusion (LPBF) ist das gängigste additive Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe, das die direkte Herstellung komplexer Bauteile auf Basis von 3D-CAD-Daten ermöglicht. Eine der größten Herausforderungen beim LPBF ist die geringe Aufbaurate, die durch lange Prozesszeiten bedingt ist. Daher ist die Erhöhung der Aufbaurate entscheidend für die breitere industrielle Anwendung. Aktuelle Ansätze zur Steigerung der Aufbaurate beinhalten die parallele Bearbeitung mit mehreren Laser-Scanner-Systemen und die Anpassung der Laserleistung. Die Bearbeitung mit mehreren gekoppelten Laserstrahlen ist in anderen Bereichen bekannt, jedoch im LPBF noch weitgehend unerforscht. In dieser Arbeit wird ein optisches System entwickelt, das bestehende LPBF-Technologien um eine Zweistrahloptik ergänzt. High-Speed Videoaufnahmen des LPBF-Prozesses werden analysiert, um geeignete Konfigurationen für die Bearbeitung mit zwei gekoppelten Laserstrahlen zu identifizieren. Diese Konfigurationen dienen als Grundlage für die Bestimmung der Prozessfenster. Durch Variation der Verfahrensparameter werden Kombinationen gefunden, die eine Bauteildichte von über 99,9 % für die Nickelbasislegierung Inconel® 625 ermöglichen. Das abschließende Benchmarking vergleicht das LPBF mit zwei gekoppelten Laserstrahlen hinsichtlich verschiedener Qualitätsmerkmale mit dem Single-Laser LPBF und schätzt das Potenzial zur Erhöhung der Aufbaurate ab.