Die Entwicklung von additiven Fertigungsverfahren (Additive Manufacturing, AM) hat neue Möglichkeiten bei der Herstellung topologisch optimierter, endkonturnaher Bauteile eröffnet. In den letzten Jahrzehnten gab es – dank eines immensen Forschungsinteresses –zahlreiche Entwicklungen auf dem Feld der additiven Fertigung von Metallen. Unter den AM Verfahren wird das pulverbettbasierte Schmelzen mittels Laserstrahl (Eng.: Laser Powder Bed Fusion, PBF-LB/M) häufig für die Herstellung von Bauteilen aus nah-eutektischen Al-Si-Legierungen verwendet. Aufgrund attraktiver Eigenschaften wie ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, Verarbeitbarkeit und Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitig niedrigem Preis sind diese Legierungen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und in der Biomedizin sehr gefragt. Die PBF-LB/M-Technologie weist zwar ein hohes Potenzial auf, ist aber gleichzeitig mit großen Herausforderungen verbunden, die eine breite und sichere industrielle Anwendung noch verhindern. Insbesondere die Ermüdungseigenschaften der resultierenden Materialien sind für Bauteile in tragenden Anwendungen von entscheidender Bedeutung und werden in der Literatur weniger häufig untersucht als statische Eigenschaften. Das PBF-LB/M-Verfahren ist durch thermische Zyklen mit extrem schnellem lokalem Aufheizen und Abkühlen sowie gleichzeitigem Schmelzen der oberen Pulverschicht und Wiederaufschmelzen der zuvor erstarrten Schichten gekennzeichnet. Diese komplexen Zyklen können zu einer einzigartigen multiskalaren Mikrostruktur mit einem hohen Gehalt an Herstellungsfehlern und hohen Eigenspannungen führen. Diese Aspekte können die Ermüdungsfestigkeit eines Bauteils beeinflussen. Daher ist eine Vorhersage desWerkstoffverhaltens ohne experimentelle Daten hinsichtlich der Mikrostruktur, der Defektverteilung und der Eigenspannungen nicht möglich. Das Ziel dieser Studie ist eine umfassende Charakterisierung der Mikrostruktur und der Eigenspannungen einer mittels PBF-LB/M-Verfahren gefertigten AlSi10Mg-Legierung in Abhängigkeit ihres Wärmebehandlungszustandes. Mithilfe dieser Informationen kann zusammen mit einer Analyse des Defektgehaltes das Ermüdungsverhalten von PBF-LB/M AlSi10Mg interpretiert werden. Für die Untersuchung der oben genannten Eigenschaften wurden verschiedene Techniken angewandt: optische Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie, Röntgen- Mikrotomographie (μCT), Beugungsmethoden für die Eigenspannungsermittlung sowie statische und zyklische mechanische Versuche. Da sich die nanometrische Mikrostruktur der AlSi10Mg-Legierung, die sich aus dem PBF-LB/M-Verfahren ergibt, erheblich von konventionell gegossenem Material unterscheidet, ist davon auszugehen, dass ihre Entwicklung während einer Wärmebehandlung ebenfalls stark unterschiedlich ist. Tatsächlich wurde in einigen Studien festgestellt, dass bereits bei Temperaturen unter 300 °C Mikrostruktur- und Eigenspannungsveränderungen ausgelöst werden. Daher konzentriert sich diese Studie insbesondere auf die Bewertung der Auswirkungen von zwei Wärmebehandlungen bei niedriger Temperatur (265°C für 1 Stunde, HT1, und 300°C für 2 Stunden, HT2), die nach aktuellem Stand der Literatur bisher kaum untersucht worden sind. Es wird gezeigt, dass die Mikrostruktur und der Eigenspannungzustand bei diesen Temperaturen erheblichen Veränderungen unterworfen sind. Eine Ausscheidung von übersättigtem Silizium aus der Aluminiummatrix wurde bei 265°C beobachtet. Bei 300°C kam es zur Fragmentierung des eutektischen Siliziumnetzwerks, welches im Ausgangszustand vorhanden war. Um ein vollständiges Bild der Veränderungen des Eigenspannungszustandes zu erhalten, wurden verschiedene Techniken kombiniert: Energiedispersive Labor-Röntgendiffraktion (EDXRD) lieferte Informationen über das oberflächennahe Volumen, während Synchrotron-Röntgendiffraktion (SXRD) und Neutronendiffraktion (ND) die Untersuchung des inneren Volumens ermöglichen. Diese Messungen zeigen, dass die Mikrostrukturänderungen mit einer teilweisen Reduzierung der Eigenspannungen im inneren Volumen einhergehen, die bei der Wärmebehandlung bei 265°C (-55%) größer ist als bei 300°C (-35%). Die geringere Reduzierung der Eigenspannungen im Fall von HT2 wird auf die Sphäroidisierung der Siliziumphase zurückgeführt. Die beobachteten Mikrostruktur- und Eigenspannungsveränderungen können sich positiv auf die Ermüdungseigenschaften auswirken. Es wurde eine umfangreiche Versuchskampagne durchgeführt, die Zeitfestigkeitsversuche (High Cycle Fatigue, HCF) bei einem Spannungsverhältnis von R=0,1 und Ermüdungsrisswachstumsversuche bei Spannungsverhältnissen von R=-1, 0,1 und 0,8 umfasste. Dies ermöglichte die Charakterisierung der Zeitfestigkeit mithilfe von Wöhlerkurven sowie die Untersuchung der Ermüdungsrissausbreitung im physikalisch kurzen (zyklische R-Kurve) und langen (da ⁄ dN − ΔK-Kurve) Rissbereich. Hinsichtlich des Ermüdungsrisswachstums ist festzustellen, dass die Mikrostruktur der beherrschende Faktor ist, der die Ermüdungsbeständigkeit beeinflusst. Der Schwellenwertbereich wird von Rissschließeffekten gesteuert: der progressive Anstieg der Duktilität nach HT1 und HT2 führt zur Entwicklung von plastizitäts-induziertem Rissschließen, das die Ausbreitung von Ermüdungsrissen behindert. Betrachtet man dagegen die gesamte Ermüdungslebensdauer anhand vonWöhlerkurven, so wird die positiveWirkung derWärmebehandlungen von den Auswirkungen der Herstellungsfehler überschattet. Vor der Ermüdungsprüfung wurde die Fehlerverteilung mit Hilfe von Röntgen-Mikrotomographie analysiert. Anschließend wurde die Peak-over-Threshold-Methode erfolgreich angewandt, um eine Vorhersage der Größe und der Position der fatalen Defekte zu ermöglichen. Da Defekte eine entscheidende Rolle für das Ermüdungsverhalten spielen, hat sich eine defekttolerante Bauteilauslegung gegen Ermüdung als zielführend erwiesen. Die Auswirkung von Defekten auf die Rissentstehung und Ihre frühe Ausbreitung wird durch den Einsatz bruchmechanischer Ansätze berücksichtigt, die die spezifischen Eigenschaften sogenannter kurzer Ermüdungsrisse abdecken. Diese Ansätze wurden verwendet, um die experimentellen Daten unter Berücksichtigung von Defekten zu rekonstruieren. Auf diese Weise konnte die Schwellenwertspannung, oberhalb derer kein Rissarrest stattfindet (Dauerfestigkeit), in Abhängigkeit der initialen Defektgröße bestimmt werden. Die Darstellung als Kitagawa-Takahashi-Diagramm, das mit verschiedenen Methoden wie dem El-Haddad-Modell, dem √area-Ansatz von Murakami und der zyklischen R-Kurven-Analyse ermittelt wurde, erwies sich als guter Ansatz zur Bestimmung der maximal zulässigen Belastung.