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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Verfahrensübergreifende additive Verarbeitung des Einsatzstahls 1.2764 für Werkzeuge mit verbesserten Verschleißeigenschaften

Wednesday (18.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Petersburg
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Der Werkzeugbau stellt eine bedeutende Anwendung der additiven Fertigungsverfahren dar, wobei der Stahl 1.2709 (X3NiCoMo18-9-5) der etablierte Werkstoff ist. Allerdings ist dieser in seiner maximal erreichbaren Härte von maximal 52 HRC und damit auch in seiner Verschleißbeständigkeit limitiert. Der Wunsch, weitere Stähle mit besseren mechanischen Eigenschaftsprofilen für additive Prozesse zu qualifizieren, ist demnach groß. Eine attraktive Alternative stellen Einsatzstähle (wie z.B. 1.2764) dar, der in unserer Arbeit mittels Laserstrahlschmelzen (LBM – laser beam melting) und Laser-Pulver-Auftragsschweißen (kurz LPA) sowie in Kombination dieser beiden Verfahren für Werkzeuge mit einem hybriden Aufbau verarbeitet wurde. Der Einsatzstahl 1.2764 weist im gehärteten Zustand neben einer hohen Kernfestigkeit auch eine hohe erzielbare Randhärte von maximal 62HRC auf, die sich positiv auf die Verschleißbeständigkeit auswirkt. Außerdem zeichnet er sich durch seine Hochglanzpolierfähigkeit aus. Damit ist dieser Stahl prädestiniert für den Einsatz in Presswerkzeugen sowie in hochbeanspruchten Kunststoffformen.

Die Kombination von Verfahren innerhalb der Prozesskette für eine hybride Fertigung hat den Vorteil, dass für die jeweiligen Einzelschritte das jeweils geeignetste Verfahren genutzt werden kann. Mittels LBM lassen sich beispielsweise filigrane Strukturen oder innenliegende Kavitäten fertigen, während der Vorteil von LPA aufgrund von höheren Aufbauraten in der Verkürzung der Fertigungsdauer liegt.

In dieser Arbeit erfolgte der hybride Aufbau werkstoffrein, wobei auf einem konventionell gefertigten Grundkörper zunächst Bereiche mit LPA aufgebaut und anschließend mittels LBM weitergebaut wurde. Die Ergebnisse umfassen die Besonderheiten der Gefüge der unterschiedlichen Verfahren sowie die Betrachtung der Übergangsbereiche. Die Auswirkungen auf die mechanischen Kennwerte werden diskutiert und Verläufe über die unterschiedlichen Bereiche hinweg präsentiert.

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Florian Bittner
Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
Weitere Autoren/Referenten:
  • Richard Kordaß
    EDAG Engineering GmbH
  • Christian Kolbe
    FKT Formenbau und Kunststofftechnik GmbH
  • Tim Maiwald
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Stefan Polenz
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Dr.-Ing. Juliane Thielsch
    Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU