Die additive Fertigung (engl. Additive Manufacturing; AM), auch bekannt als 3D-Druck, bietet transformative Möglichkeiten in der Produktionstechnologie, indem Bauteile schichtweise aus digitalen Modellen erstellt werden. Diese Technik ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien ohne zusätzliche Kosten und reduziert den Materialausschuss erheblich, wodurch AM ebenfalls als eine nachhaltige Fertigungstechnologie beschrieben werden kann. Eine hohe Industrierelevanz wird vermehrt dem pulverbettbasierten Schmelzen von Metall mittels Laser (engl. laser-based powder bed fusion of metals; PBF-LB/M) zugesagt. Herausforderungen bestehen jedoch u. a. in unzureichenden Materialeigenschaften, im eingeschränkten Materialportfolio und in den geringen Prozessgeschwindigkeiten. In einem innovativen Ansatz wird AM mit einer nachgelagerten Umformung kombiniert, um die Produktionszeit zu verkürzen. Allerdings ergeben sich hieraus anschließende Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften der AM-Bauteile.

Ziel der vorliegenden Dissertationsschrift ist daher die Evaluation von Strategien zur Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften von PBF-LB/M-Bauteilen. Insbesondere sollen die Steigerung der Duktilität und die Reduzierung der mechanischen Anisotropie vor dem Hintergrund einer möglichen nachgelagerten Umformung nach dem Ansatz der AM-Umform-Route fokussiert werden.

Hinsichtlich einer Begünstigung isotroper mechanischer Eigenschaften belegen die Ergebnisse, dass der Einsatz von Ultraschall während des PBF-LB/M-Prozesses signifikante Effekte auf die Mikrostruktur hat. Die Ultraschallanregung führt zu einer erhöhten Varianz in der Kornorientierung und einer Reduktion der Anisotropie der Zugfestigkeit um etwa 55 %. Die Untersuchungen offenbaren jedoch auch eine erhöhte Oberflächenrauheit.

Ferner werden in dieser Arbeit verschiedene Strategien zur Verbesserung der Duktilität untersucht, darunter die Erhöhung des Austenitgehalts durch Anpassung der Prozessparameter und das Auflegieren von HMnS mit Aluminium. Letzteres führt zu einer drastischen Verbesserung der Duktilität (+100 %). Die Ultraschallanregung von auflegiertem HMnS zeigt ebenfalls Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften der so hergestellten Proben. Diese sind auf die verfeinerte Mikrostruktur und verstärkte Verdampfung von Mangan zurückzuführen.

Weiterhin wird eine Substitution von Bauteilbereichen mit erhöhten Anforderungen an Duktilität am Beispiel von Sandwichblechen erfolgreich umgesetzt. Durch die dargestellten Ergebnisse wird die Bedeutung einer geeigneten Parameter- und Geometriewahl betont, um thermisch induzierte Spannungen zu minimieren und die Bauteilqualität zu verbessern.

Insgesamt liefert die Arbeit wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter Bauteile durch sowohl Ultraschallanregung als auch Anwendung unterschiedlicher Strategien zur Beeinflussung der Bauteilduktilität.