Quality & Post-Processing W3D-QMS-13 ISO/ASTM 52900 Validiert

Metallography and Cross-Section Analysis: Porosity per ASTM E1245

Metallographic cross-section preparation for AM metals: cutting, mounting, diamond polishing, quantitative image analysis per ASTM E1245, and defect classification.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 9 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

Metallographic cross-sectioning is the definitive destructive standard for AM structural integrity. Quantitative optical microscopy per ASTM E1245 determines relative density and pore morphology.

  • Quantitative 2D-Bildanalyse liefert absolute Dichtewerte mit einer Auflösung unter 0.05 % Porosität.
  • Porenmorphologie: Sphärische Gasporen vs. scharfkantige, schlitzförmige Bindefehler (Lack-of-Fusion).
  • Farbaätzungen (z. B. Kroll, Adler, Kalling II) legen Schmelzspuren, Erstarrungsfronten und Texturen offen.
  • Normative Basis nach ASTM E1245, ASTM E3 und DIN EN ISO 52905 für Fertigungsfreigaben.
Dichte-Präzision
± 0.02 % relative Dichte
Polierstufen
9 µm -> 3 µm -> 0.05 µm OPS
Prüfnorm
ASTM E1245 / ASTM E3
Poren-Klassifikation
Gas / Keyhole / LoF

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Porentyp Gaspore (Feedstock) Keyhole-Pore (Dampfkapillare) Bindefehler (Lack-of-Fusion)
Geometrische Form Perfekt kreisförmig (Sphäre) Kreisförmig bis oval, tief liegend Unregelmäßig, scharfkantig, länglich
Typische Größe 5 - 30 µm 20 - 80 µm 50 - 300 µm (groß)
Inhalt / Einschlüsse Argongas aus Pulververdüsung Vakuum / Prozessschmauch Unaufgeschmolzenes Pulverkorn
Ursache Hohlkugeln im Ausgangspulver Überhitzung, instabile Kapillare Zu geringe Laser-Volumenenergie
Einfluss auf Schwingfestigkeit Gering bis moderat Moderat Extrem kritisch (starke Kerbwirkung)
01

Sample Preparation: Preventing Smearing and Pull-Outs

Bei weichen oder duktilen AM-Metallen (Aluminium, Reinkupfer, Austenit) führen falsche Polierdrücke dazu, dass weiches Metall über offene Poren geschmiert wird. Die Bildanalyse misst dann fälschlicherweise eine zu hohe Dichte. Nach dem Feinschliff mit SiC-Papier folgt eine Diamantsuspensionspolitur und ein finales chemo-mechanisches Polieren mit kolloidaler Kieselsäure (OPS / 0.05 µm). Erst dies garantiert artefaktfreie Schliffbilder.

02

Chemical Etching Revealing Melt Tracks and Epitaxy

Durch materialspezifische Ätzmittel werden Phasengrenzen und Kornorientierungen angegriffen: Kroll-Reagenz für Titanlegierungen, Kalling II für Nickelbasis (Inconel), V2A-Beize für Edelstähle. Unter polarisiertem Licht werden die schuppenförmigen Schmelzraupen (Fischschuppenmuster), Überlappungen und säulenförmige Körner (Epitaxie über Schichtgrenzen hinweg) gestochen scharf sichtbar.

03

Automated Image Segmentation and Statistical Thresholding

Moderne Bildverarbeitungssoftware nimmt Panoramabilder von 10 x 10 mm Schliffgröße auf. Ein Binarisierungsalgorithmus trennt die reflektierende Metallmatrix (weiß) von Poren (schwarz). Für jede Pore werden Fläche, Feret-Durchmesser und Rundheitsfaktor (Circularity = 4*pi*Area / Perimeter^2) berechnet. Werte unter 0.5 kennzeichnen gefährliche Bindefehler.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

In welcher Richtung sollten Schliffe gelegt werden?
Immer in beiden Hauptachsen: Ein Längsschliff parallel zur Aufbaurichtung (Z-Achse), um Schichtbindefehler zu sehen, und ein Querschliff parallel zur Bauplattform (XY-Ebene) zur Analyse von Hatch-Überlappungen.
Wie viele Messfelder sind für eine belastbare Dichteaussage nötig?
Nach ASTM E1245 sollten mindestens 20 bis 30 repräsentative Messfelder über den Probenquerschnitt statistisch gemittelt werden.
Wie korreliert das Schliffbild mit der Archimedes-Dichtemessung?
Schliffbilder erfassen Mikroporen optisch exakt. Das Archimedes-Verfahren (Auftriebswägung) misst das gesamte Probenvolumen, reagiert aber empfindlich auf Oberflächenrauheit und Temperaturfehler.

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