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Thursday, September 28, 2017, Saal M 10:00 AM Additive Manufacturing - Laserstrahl |
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Laserstrahlgeschmolzene Bauteile - Wärmebehandlung optimiert Werkstoffeigenschaften |
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Christian Rowolt* / Lehrstuhl für Werkstofftechnik,
Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik,
Universität Rostock, Deutschland Benjamin Milkereit / Kompetenzzentrum CALOR, Lehrstuhl für Werkstofftechnik, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, Universität Rostock, Deutschland Mathias Gebauer/ Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Deutschland Bernhard Müller/ Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Deutschland Tobias Kamps/ Fraunhofer-Einrichtung für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV, Deutschland Olaf Keßler/ Lehrstuhl für Werkstofftechnik, Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik, Universität Rostock, Deutschland |
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Für additiv, mittels Laserstrahlschmelzen (LBM, Laser Beam Melting), verarbeitete metallische Werkstoffe existieren bisher keine angepassten Wärmebehandlungsverfahren, obwohl diese Werkstoffe gegenüber ihren konventionellen Pendants signifikant unterschiedliche Gefüge aufweisen. Das Durchführen herkömmlicher Wärmebehandlungsverfahren kann daher nicht zu den gewünschten mechanischen Eigenschaften führen. In dieser Arbeit wird der Einfluss der Wärmebehandlung auf die Werkstoffeigenschaften laserstrahlgeschmolzener Bauteile aus der aushärtbaren Aluminiumgusslegierung AlSi10Mg (EN AC 43000) und dem martensitischen, ausscheidungshärtenden Stahl X5CrNiCuNb16-4 (17-4 PH) untersucht und mit dem jeweiligen konventionell gefertigten Werkstoff verglichen. Der Ausgangszustand des konventionellen Aluminiumgusswerkstoffes ist wie gegossen , die additiven Gegenstücke wurden aus gasverdüstem Pulver (Stickstoff) unter inerter Argonatmosphäre gefertigt. Der Ausgangszustand des konventionellen Stahlwerkstoffes ist warm gewalzt. Die additiv gefertigten Stahlproben wurden aus gasverdüstem Pulver (Argon) unter inerter Argonatmosphäre gefertigt. Die Kinetik der Phasenumwandlungen während der Wärmebehandlung wird analysiert. Die Analyse der Umwandlungskinetik während der Wärmebehandlung erfolgt in-situ mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) sowie Dilatometrie. Auf dieser Grundlage werden gezielt optimierte Wärmebehandlungsparameter für additiv gefertigte Bauteile abgeleitet. Infolge optimierter Wärmebehandlung sollen die resultierenden mechanischen Kennwerte verbessert werden. Im Detail werden drei unterschiedliche Baurichtungen untersucht, senkrecht zur Bauplattform (stehend), 45° geneigt zur Bauplattform und waagerecht zur Bauplattform (liegend). Die Ermittlung der mechanischen Kennwerte erfolgt mit Zugversuchen, Kerbschlagbiegeversuchen sowie Härteprüfungen, ergänzt um mikrostrukturelle Untersuchungen. Als Referenz dienen Versuche im Ausgangszustand sowie mit konventioneller Wärmebehandlung. Die Ergebnisse zeigen eine erhebliche Differenz der Phasenumwandlungskinetik zwischen laserstrahlgeschmolzenen und konventionell verarbeiteten Werkstoffen. (AiF/DVS-Projekt 18859, DVS-Fachausschuss 13) |