Laserschweißbarkeit von laseradditiv gefertigten Aluminiumbauteilen

Die schweißtechnische Verbindung von laseradditiv gefertigten (3D Druck) Aluminiumbauteilen zeigt eine unzulässig hohe Schweißnahtporosität, die bisher unerforscht ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein tiefgehendes Verständnis über die Laserschweißbarkeit dieser Bauteilen vermittelt und Methoden dargestellt, um diese zu optimieren. Hierfür erfolgt zunächst eine Klärung der Porenursache. Darauf aufbauend werden optimierte Schweißstrategien für diese Bauteile dargestellt sowie der werkstoffkundlichen Ursache der Nahtporosität bereits in der Bauteilentstehung, dem 3D-Druckprozess, entgegengewirkt. Weiterhin werden Konstruktionsrichtlinien erarbeitet, die dem Konstrukteur intuitiv eine prozessgerechte Gestaltung der Baugruppen ermöglichen.

Autorentext

Frank Beckmann hat Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Konstruktionstechnik an der Technischen Universität Hamburg und der University of Manchester studiert. Von 2010 - 2018 war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Laser- und Anlagensystemtechnik der Technischen Universität Hamburg (TUHH) in verschiedenen Forschungsprojekten zum Thema Laserstrahlschweißen und laseradditiver Fertigung tätig. Im Rahmen dieser Tätigkeit hat er seine Promotion begonnen und im Jahr 2024 erfolgreich abgeschlossen. Parallel zur Tätigkeit an der TUHH hat Herr Beckmann die Laser Zentrum Nord GmbH, die am 01.01.2018 in das Fraunhofer IAPT überführt wurde, mit aufgebaut und seit der Gründung verschiedene leitende Funktionen in der Forschung, dem Projektmanagement sowie dem Vertrieb durchlaufen und wurde in 2020 zum stellvertretenden Institutsleiter ernannt.

Inhalt

Einleitung und Motivation.- Stand der Wissenschaft und Technik.- Herausforderung, Zielsetzung und Vorgehensweise.- Werkstoffkundliche Eingrenzung der Porenursache.- Schweißprozessanalyse.- Maßnahmen zur Minderung des Wasserstoffgehalts im L-PBF-Bauteil.- Konstruktionsempfehlungen für laserstrahlgeschweißte Aluminium-L-PBF-Bauteile.- Validierung.- Zusammenfassung und Ausblick.