Die additiven Fertigungsverfahren haben sich in den letzten Jahren von einer Technologie, die zur Fertigung von Anschauungsobjekten und Prototypen genutzt wurde, zu einer solchen entwickelt, mit der Endprodukte gefertigt werden. Das Verfahren des pulverbettbasierten Schmelzens von Metallen mittels Laserstrahl (PBF-LB/M), welches der höchsten technologischen Entwicklungsstufe zuzuordnen ist, wird beispielsweise für die Fertigung von Komponenten in der Medizin, Autoindustrie oder der Luft- und Raumfahrt angewandt. Dabei werden die hohen gestalterischen Freiheitsgrade genutzt, um bionische Strukturen für den Leichtbau oder individualisierte Komponenten in der Losgröße eins zu fertigen. PBF-LB/M-Bauteile werden somit auch in Bereichen eingesetzt, die einen direkten oder indirekten Einfluss auf die Gesundheit von Menschen besitzen, die Qualitätsansprüche an diese ist deshalb hoch. Hochdynamische Prozessbedingungen führen im PBF-LB/M-Prozess bislang jedoch zu lokalen Ausprägungen von Defekten. Obwohl der schichtweise Aufbau der Bauteile geeignet ist, gibt es bislang keine Prozessmonitoringsysteme, mit denen alle entstehenden relevanten Defekte bestimmt werden könnten. Gleichzeitig existieren keine Richtlinien, wie beispielsweise für Gussteile (ASTM E446, ISO 11971 oder ASME B16.34), anhand derer akzeptierbare Defektgrößen bestimmt werden könnten.

Diese Arbeit trägt zum einen dazu bei, den Einfluss von Defekten auf die mechanischen Eigenschaften PBF-LB/M-gefertigter Komponenten besser bewerten zu können. Zum anderem wurden maximale Zugfestigkeiten, Bruchdehnungen und Dauerfestigkeiten an den Materialien EOS GP1 (1.4542) und 316L (1.4404) in Abhängigkeit von Defektgrößen bestimmt. Der Einfluss der Ausprägung von Defekten in Größe, Anzahl und Position auf die mechanischen Eigenschaften konnte nachgewiesen werden. Eine Betrachtung des Einflusses auf die Belastung der Bauteile parallel und orthogonal zur Aufbaurichtung wurde durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass Defekte einen größeren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften in vertikaler Richtung besitzen.

Zum Zweiten wurden zwei Methoden zur in-situ-Analyse von Defekten im PBF-LB/M-Prozess angewandt und deren Potenzial zur Detektion von Defekten wurde untersucht. Die erste Methode basiert auf der Laser-Speckle-Photometrie. In-situ-Analysen zeigten auf, dass das Signal der Messungen mit Materialeigenschaften korreliert werden kann. Defekte, die durch Boole’sche Operationen mit Quadern, die eine Kantenlänge von 80 µm aufweisen, hervorgerufen werden, können dabei bestimmt werden. Die zweite Methode basiert auf der Auswertung von temperaturabhängigen Emissionen, die vom Schmelzbad ausgehen. Es konnte aufgezeigt werden, dass Korrelationen der Schmelzbadbreiten und -längen sowie Abkühldauern und Temperaturen mit den Intensitäten möglich sind. Eine Kombination der Schmelzbadcharakteristika erlaubt präzise Bestimmungen der Schmelzbadeigenschaften, von denen wiederum auf Defekte im Material zurückgeschlossen werden kann.