226 Prakt. Met. Sonderband 52 (2018)
Aus der Anzahl an porösen Partikel (Np) und der Anzahl aller detektierten Partikel (Nes)
wird der Hohlkugelanteil (H) berechnet:
He 00%
NGes
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst, woraus hervorgeht, dass die Anzahl an
Hohlkugeln mit der Größe der Pulverfraktion zunimmt. Gerling et al. [20] zeigte in seiner
Arbeit geringere Porositätswerte, jedoch einen vergleichbaren Trend, der bereits mehrfach
in der Literatur für TiAl-Pulver beobachtet wurde [1, 5, 20, 21]. Die Absolutzahlen variieren
jedoch stark mit der Verdüsung und den Prozessparametern [1].
Die zunehmende Gasporosität begrenzt den Einsatz großer Pulverfraktionen innerhalb der
AM, da Ar-Gasporen während des kurzen Aufschmelzvorgangs nicht komplett aus der
Schmelze an die Oberfläche des Schmelzpools aufsteigen können. Die erstarrte
Mikrostruktur zeigt somit sphärische Poren, welche die statischen und dynamischen
Eigenschaften verschlechtern [8]. Eine anschließende HIP-Behandlung verringert die .
Porosität. Jedoch können Gasporen durch den vorherrschenden Gasdruck in der Pore bei ai
einer nachfolgenden Wärmebehandlung ohne Druck wieder eine kritische Größe erreichen
[9, 10]. Diese Probleme treten vor allem bei EBM gefertigten Bauteilen auf, wo eine
Pulverfraktion von 50 — 150 ym verwendet wird [4, 18]. Der SLM-Prozess verwendet
Pulvergrößen kleiner 50 um [22], wodurch diese Problematik entschärft wird. Obwohl bei
Verfahren, wie dem Spark Plasma Sintern (SPS), Pulvergrößen bis zu 200 um verwendet
werden, wird durch mechanische Verdichtung während des Sinterns eine Porosität kleiner
< 1% erreicht [23, 24].
5.1.3. Formfaktor
Für eine sichere Prozessführung werden bei SLM und EBM sphärische Partikel benötigt,
um eine hohe Fließgeschwindigkeit und Schüttdichte zu gewährleisten. Eine Quantifizierung iho»
für die Sphärizität eines Partikels ist dessen Formfaktor (F), welcher (ber die Bildanalyse rere
vom zweidimensionalen Pulverschliff bestimmt wird. Der Formfaktor bildet dabei das
Verhältnis von Aces zur Fläche eines umfangsgleichen Kreises (Ak) mit dem Durchmesser in
D, welcher als Aquivalenzdurchmesser bezeichnet wird [1]. Ein perfekt sphärisches Partikel Al
hat daher F = 1, siehe Abbildung 3b. Je weiter das Pulver davon abweicht, desto kleiner ie
wird der Wert. Der Mittelwert und die Standardabweichung der vier Fraktionen sind in tC
Tabelle 1 mitangegeben. Die Ergebnisse zeigen, dass der Formfaktor mit der Größe der
Fraktion kleiner wird. Mit fallendem Formfaktor sinken auch die technologischen Kennwerte, N
welche für die Stabilität des AM-Prozesses relevant sind [16]. h Lia
5.2. Rasterelektronenmikroskopie He
8
Im REM kann die Oberfläche und das Gefiige des Pulvers untersucht werden, siehe ver
Abbildung 5. Dazu werden Pulverpartikel entweder mit Silberlack auf einen leitfahigen Maes
Probenhalter geklebt oder mit Gold bedampft, wodurch einerseits das Pulver fixiert und ak
andererseits die Leitfähigkeit zwischen den Partikeln hergestellt wird und damit ar
Aufladungseffekte verhindert werden. In diesem Fall wurde ein Silberlack der Firma Plano, he
Deutschland, verwendet. fel
In Abbildung 5a sind mehrerer TNM-Pulverpartikel der Fraktion 45 — 100 um zu sehen. bi?
Daraus geht hervor, dass nicht alle Partikel eine optimal sphärische Form besitzen. Bei einer Ee
To.
