Joining of additively and conventionally manufactured stainless steels by means of automated laser beam welding

Die Notwendigkeit ressourcenschonend zu fertigen sowie Produktionsprozesse unter Berücksichtigung sich wandelnder Rahmenbedingungen effizient zu gestalten und somit flexibel agieren zu können, führt zu einer stetig steigenden Nachfrage nach additiven Fertigungsverfahren seitens der Industrie. Nachaktuellen Zahlen wird hierfür ein jährliches Umsatzwachstum von 22,1% bis zum Jahr 2030 prognostiziert. 

Die additive Fertigung wird dabei häufig als Konkurrenz zu konventionellen Fertigungsverfahren betrachtet, wenngleich die Kombination der beiden Ansätze eine hohes Anwendungspotential aufweist. Im Bereich der pulverbettbasierten additiven Fertigung wird die begrenzte Bauraumgröße oft als limitierender Faktor angeführt. In diesem Zusammenhang bietet die Nutzung moderner automatisierter Schweißverfahren die Möglichkeit einzelne Bauteile zu größeren Baugruppen zu verbinden und dabei die technischen, funktionalen und geometrischen Anforderungen des Endproduktes zu berücksichtigen.

Aufgrund der zum Teil anisotropen Materialeigenschaften additiv gefertigter Komponenten birgt das Verschweißen von AM-Bauteilen besondere Herausforderungen, die zum aktuellen Zeitpunkt nicht ausreichend erforscht sind. Infolgedessen wird in dieser Arbeit der Einfluss des Laserstrahlschweißens auf Schweißverbindungen zwischen additiv und konventionell gefertigten Bauteilen untersucht. Als Werkstoff wird der in vielen Industriebereichen verwendete austenitische Stahl 1.4404 verwendet. Dabei werden sowohl additive Bauteile miteinander als auch konventionelle Bauteile mit additiv gefertigten Bauteilen verschweißt. Die AM-Probekörper wurden sowohl unter Verwendung von selektivem Laserstrahlschmelzen als auch mittels Lichtbogenauftragsschweißen gefertigt, sodass auch mögliche Einflüsse des jeweiligen Herstellungsprozesses berücksichtigt werden können. Die hergestellten Schweißverbindungen werden zunächst zerstörungsfrei geprüft, bevor im Anschluss mechanisch-technologische Kennwerte ermittelt werden und die vorliegende Mikrostruktur untersucht wird.