Die additive Fertigung (AF) hat sich als Schlüsseltechnologie zur Herstellung komplexer Bauteilgeometrien etabliert. Besonders das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF/LB-M) bietet großes Potenzial für Anwendungen in Forschung und Industrie. Trotz erheblicher Fortschritte besteht weiterhin Forschungsbedarf im Bereich der Maßhaltigkeit und Reproduzierbarkeit additiv gefertigter Bauteile, insbesondere bei der Verarbeitung von Legierungen wie AlSi10Mg. Bisher fehlt eine integrative Betrachtung der Einflüsse von Prozessparametern, Bauplattformpositionen und Scanstrategien sowie deren Wechselwirkungen.
Diese Arbeit verfolgt einen innovativen Ansatz, indem sie diese Wechselwirkungen erstmals in einem umfassenden Kontext untersucht und die Reproduzierbarkeit als integralen Bestandteil einbezieht. Aufbauend auf systematischen Grundlagenuntersuchungen und der Anwendung von Methoden wie statistischer Versuchsplanung (DoE, engl. Design of experiments) und Varianzanalyse (ANOVA, engl. Analysis of variance) werden signifikante Einflussgrößen auf die Materialeigenschaften und die Maßhaltigkeiten herausgearbeitet. Bereits die gezielte Anpassung vom Strahlversatz und der X-Y-Achsenskalierung der Fertigungsanlage zeigt, wie systematische Abweichungen effektiv reduziert werden können. Die Maßhaltigkeitsuntersuchungen wurden dabei an einem speziell entwickelten Prüfkörper durchgeführt, der repräsentative Geometrien für die Untersuchung relevanter Einflussgrößen enthält.
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Prozessparameter Laserleistung und Scangeschwindigkeit die signifikantesten Faktoren für die Maßhaltigkeit sind, während Scanstrategien wie die Kreuzbelichtung zusätzliche Steigerungen der Oberflächenqualität ermöglichen. Die Position der Bauteile auf der Bauplattform zeigt hingegen nur bei bestimmten Geometrien einen signifikanten Einfluss, insbesondere in Abhängigkeit von der Richtung des Schutzgasstroms.
Diese Arbeit liefert somit fundierte Erkenntnisse zur Optimierung additiver Fertigungsprozesse und unterstützt die industrielle Praxis bei der nachhaltigen Verbesserung der Einsatzfähigkeit und Zuverlässigkeit additiv gefertigter Bauteile. Die gezielte Abstimmung der Prozessparameter, die Anpassung von Strahlversatz und Achsenskalierung sowie die Wahl geeigneter Scanstrategien und Bauplattformpositionierungen ermöglichen eine signifikante Reduktion von Maßabweichungen und eine Steigerung der Reproduzierbarkeit und Oberflächenqualität. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen wesentlich dazu bei, die additive Fertigung als präzises, reproduzierbares und anpassungsfähiges Verfahren weiterzuentwickeln und die Qualität sowie Maßhaltigkeit der Bauteile auf ein neues Niveau zu heben.