Aufgabenstellung

Im pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen von Kunststoffen (PBF-LB/P) führt ungeeignetenergieeinbringung zu negativen Effekten wie unvollständigem Aufschmelzen, Porosität und schlechter Schichtanbindung entlang der Aufbaurichtung. Das Projektziel ist die experimentelle Bestimmung der Werkstoffeigenschaften, die die Laser-Pulver-Wechselwirkung und somit die entstehenden Bauteileigenschaften maßgeblich beeinflussen. Hieraus sollen verbesserte Belichtungsstrategien und ‑parameter abgeleitet werden, die die Fertigung verbesserter, mechanisch belastbarer Bauteile ermöglichen.

Vorgehensweise

Die optischen Eigenschaften der PBF-Pulver werden mit Hilfe eines Doppel-Ulbrichtkugel-Aufbaus (siehe linkes Bild) gemessen. Ein integrierter Heiztisch ermöglicht dabei die exakte, homogene Temperierung der Proben bis 600 °C zur Bestimmung der temperatur- bzw. phasenzustandsabhängigen optischen Eigenschaften. Außerdem lassen zusätzliche On-Axis-Sensoren (z. B. in Transmission) die Separierung in diffuse und ungestreute Strahlungsanteile zu, wodurch werkstoffliche Einflüsse (z. B. Pulverschüttung oder Mikrostruktur) auf die Strahl-Stoff-Interaktion analysiert werden können.

Ergebnisse

Pulverschichten und feste Dünnfilme aus dem Standardwerkstoff Polyamid-12 (PA12) wurden dickenabhängig charakterisiert (siehe rechtes Bild). Erhöhte Rück- und Vielfachstreuung führen im Fall der Pulverproben zu höheren Reflexions- bzw. diffusen Transmissionsgraden verglichen mit den festen Dünnfilmen. Somit können die gemessenen optischen Eigenschaften mit der vorliegenden Probenmorphologie (d. h. lose Schüttung oder fester Dünnfilm) korreliert werden.