Das Laser Metal Deposition (LMD)-Verfahren gewinnt in der additiven Fertigung durch Vorteile wie die geometrische Gestaltungsfreiheit, die Werkstoffauswahl und -kombination und die Möglichkeit zur gezielten Beeinflussung der Bauteileigenschaften immer mehr an Bedeutung.
Ein Laser schmilzt beim LMD-Verfahren ein konzentrisch zugeführtes Metallpulver ortsselektiv auf einem Substratmaterial und zuvor aufgetragenen Schichten auf. Durch Verfahren der Laseroptik können somit komplexe Bauteile gefertigt werden. Eigenschaften und Defektbildung sind dabei maßgeblich von der gewählten Prozessführung abhängig. Da diese im industriellen Umfeld größtenteils mittels Trial-and-Error-Verfahren ermittelt wird, ist es von großem Interesse, diesen zeit- und kostenintensiven Prozess durch Simulation zu optimieren. Die Mechanismen der Defektbildung beim LMD-Verfahren und deren simulative Abbildung stellen gegenwärtig den Stand der Forschung dar und wurden im Rahmen des Projekts untersucht. Dabei stand die Analyse der Ansätze zur schnellen simulativen Vorhersage der Defektbildung im Fokus.
Durch die Analyse von experimentellen und werkstofftechnischen Ergebnissen an Proben aus Schnellarbeitsstahl sowie von korrespondierenden Daten der numerischen Prozesssimulation konnten eindeutige Abhängigkeiten zwischen der Prozessführung und den auftretenden Defekten ermittelt und erklärt werden. So konnte eine drastische Reduzierung der auftretenden Defekte durch eine simulative Auslegung der Prozessparameter an einem Probekörper nachgewiesen werden.
Die umgesetzten und geprüften simulativen Ansätze bilden eine wichtige Grundlage für die durchgehende numerische Simulation von LMD-Prozessen für die virtuelle Ermittlung von optimalen Prozessstrategien und für die Vorhersage der Endeigenschaften von Bauteilen.
