Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)
Die additive Fertigung hat in der jüngsten Vergangenheit vor allem auf Metallbasis erheblich an Bedeutung gewonnen. Das pulverbettbasierte selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) zählt zu dem am meist genutzte additive Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe. Bei diesem Verfahren wird das Metallpulver in der Anlage schichtweise aufgetragen und in definierten Bereichen mit Hilfe eines Laserstrahls miteinander verschmolzen bzw. verschweißt. Als werkzeugloses Verfahren entsteht so durch wechselweises Auftragen und Verschmelzen nach und nach das gewünschte Bauteil. Eine besondere Herausforderung stellen bei der Verarbeitung die Stahlwerkstoffe dar. Grund sind prozessbedingt die sehr kurzen Temperatur-Zeit-Zyklen und die damit einhergehenden hohen Abkühlraten und Erstarrungsgeschwindigkeiten. Durch den Schichtaufbau erfährt das Material ein zyklisches Aufheizen und Abkühlen. Dadurch unterscheidet sich die Mikrostruktur der additiv gefertigten Proben signifikant von dem konventionell erzeugten Material. Auch die Schweißbarkeit der eingesetzten Stahlwerkstoffe ist eine signifikante Kenngröße für die Verarbeitbarkeit im SLM-Prozess. Derzeit ist das Verfahren nur auf eine begrenzte Anzahl von Stahlwerkstoffen anwendbar. Neben dem bekannten martensitaushärtbaren Stahl 1.2709, 17-4PH sind die austenitischen Stählen AISI 316L etabliert. Unter Einsatz einer Vorwärmung der Substratplatte ist zusätzlich der Warmarbeitsstahl 1.2344 anwendbar.
Um das Werkstoffspektrum zu erweitern, ist in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Lasertechnik (ILT) in Aachen die Machbarkeit aus bekannten und neuen Stahlwerkstoffe zur Verarbeitbarkeit mit dem SLM-Verfahren untersucht worden. Dazu wurden Stahlpulverlegierungen speziell für die Erfordernisse der additiven Fertigung erzeugt, charakterisiert und eine geeignete Prozessführung (Laserleistung, Spurabstand, Scangeschwindigkeit, Vorwärmtemperatur usw.) erarbeitet. Anschließend wurden auf Basis der Ergebnisse Versuchsproben in der Aufbaurichtung stehend und liegend aufgebaut und nachfolgend die Mikrostruktur und die Festigkeitseigenschaften ermittelt.
Erste Ergebnisse mit diesen neuen Werkstoffen werden gezeigt.
