| Abstract: |
Additive Fertigungsverfahren sind schon lange nicht mehr nur für die Prototypenfertigung interessant, sondern finden auch zunehmend Einzug in sicherheitsrelevanten Anwendungsgebieten. Für die Erschließung neuer Anwendungsbereiche wird daher stets nach neuen, additiv fertigbaren Werkstoffen gesucht. Dabei spielt nicht nur die Verarbeitbarkeit und die grundlegenden Werkstoffeigenschaften für eine sichere Bauteilauslegung eine entscheidende Rolle, sondern auch das nötige Materialverständnis. Da die meisten mittels selektivem Laserschmelzen (SLM) gefertigten Komponenten verfahrensbedingte Ungänzen aufweisen ist ein grundlegendes Verständnis, sowie die Entwicklung zuverlässiger Berechnungsmethoden und die gezielte Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren von zentraler Bedeutung, damit Bauteilversagen sicher ausgeschlossen werden kann.
In einer ersten Abschätzung wird bisher davon ausgegangen, dass gut schweißbare Werkstoffe auch additiv fertigbar sind. Ferritische Stähle weisen typischerweise diese Eigenschaft auf. Zudem sind diese häufig in sicherheitsrelevanten Einsatzgebieten zu finden, bei denen die Lebensdauer und Sicherheit im Mittelpunkt stehen.
Für die Qualifizierung des selektiven Laserschmelzverfahrens für sicherheitsrelevante Anwendungen bietet sich daher der ferritische Stahl 22NiMoCr3-7 an. Gerade im Bereich der additiven Fertigung mittels SLM-Verfahren ist die Nutzung ferritischer Stähle allerdings bisher kaum erforscht. Daher muss im Zuge eine Parameterstudie zunächst die Fertigbarkeit überprüft und im Anschluss die optimalen Prozessparameter ermittelt werden. Dies erfolgt in einem iterativen Prozess, bei dem nach ersten Analysen der Parametersatz angepasst wird. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf den erzielbaren Materialdichten, sowie den prozessparameterabhängigen werkstoffmechanischen Eigenschaften.
Darüber hinaus ist für ferritischen Stähle eine Abhängigkeit des Zähigkeitsverhalten von der Temperatur bekannt. Für die Qualifikation des Werkstoffs 22NiMoCr3-7 für die additive Fertigung ist deshalb eine Untersuchung möglicher Gefügeeinstellungen durch Variation der Prozessparameter und anschließender Wärmebehandlung nötig, um zu überprüfen, ob vergleichbare Werkstoffeigenschaften erzielt werden können, wie sie von konventionell hergestellten Vergleichskomponenten bekannt sind.
|
|
