Abschlussarbeit (Master): Einfluss von Prozessparametern und in-situ Wärmebehandlung auf die Mikrostruktur additiv gefertigter Kupferlegierungen

Im Rahmen dieser Masterarbeit werden die Zusammenhänge zwischen Prozessführung, Mikrostruktur und Materialeigenschaften additiv gefertigter Kupferlegierungen untersucht. Die Proben werden mittels Powder Bed Fusion Laser Beam (PBF-LB) mit einer Aconity Mini am fem Forschungsinstitut hergestellt und umfassen die ausscheidungshärtenden Kupferlegierungen CuNiAl und CuNiSiCr .

Ein besonderer Fokus liegt auf der systematischen Untersuchung des Einflusses von Laserleistung, Scangeschwindigkeit und weiteren Prozessparametern sowie auf der gezielten Nutzung von in-situ Wärmebehandlungseffekten während des Bauprozesses . Für die neu entwickelte Legierung CuNiAl werden zunächst geeignete Prozessparameter mithilfe statistischer Methoden, beispielsweise Design of Experiments (DOE) , ermittelt. Darauf aufbauend werden Parameterstudien durchgeführt, um den Einfluss der Prozessführung auf Gefügeausbildung und Werkstoffeigenschaften zu analysieren.

Die PBF-LB-Anlage wird über Autodesk Netfabb gesteuert. Die Erstellung von Baujobs und die Parametrierung des Fertigungsprozess erfolgen mit dieser Software. Erste Erfahrungen im Umgang mit Autodesk Netfabb zur Prozessvorbereitung additiver Fertigungsverfahren sind daher wünschenswert.

Die gefertigten Proben werden anschließend umfassend mikrostrukturell charakterisiert . Hierzu gehören metallographische Präparation und Untersuchungen mittels Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), EBSD, Röntgendiffraktometrie (XRD) sowie Härtemessungen zur Analyse lokaler Aushärtungseffekte. Ziel ist es, die Auswirkungen der Prozessparameter und der thermischen Historie auf Porosität, Kornstruktur, Ausscheidungsbildung und mechanische Eigenschaften der Kupferlegierungen zu quantifizieren.

Die Ergebnisse der Arbeit leisten einen Beitrag zum grundlegenden Verständnis der Prozess-Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen additiv gefertigter Kupferlegierungen und schaffen eine wissenschaftliche Grundlage für die Optimierung industrieller Fertigungsprozesse.

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