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Vortrag

Untersuchung des Einflusses einer HIP-Nachbehandlung auf den selektiv lasergeschmolzenen (SLM) austenitischen Stahl AISI 316L

Mittwoch (25.04.2018)
13:50 - 14:10 Uhr Kongresssaal
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Das selektive Laserschmelzen (selective laser melting – SLM) bietet die Möglichkeit, Bauteile mit komplexen Designs und Geometrien aus Metallpulver herzustellen. Eine große Herausforderung ist das Erzielen einer relativen Dichte größer 99,8%, um ähnliche Eigenschaften im Vergleich zu gegossenen oder geschmiedeten Bauteilen sicherzustellen. Dies kann nur erzielt werden, indem die während des SLM-Prozesses entstehenden Fehlstellen, wie Poren und Risse, im Gefüge reduziert werden. Zum einen kann dies mithilfe optimierter Prozessparameter erfolgen, zum anderen hat sich eine Nachbehandlung in Form des heißisostatischen Pressens (HIP) etabliert. Dieses hat zum Ziel, Poren zu schließen und damit die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Die Verdichtung von Metallpulvern im SLM-Prozess erfolgt konventionell in einer inerten Argonatmosphäre. Das Prozessgas verbleibt auch nach der SLM-Verdichtung in den entstandenen Poren, was auf die geringe Löslichkeit von Argon in Stählen zurückzuführen ist.

Im Rahmen der Arbeit wurde untersucht, inwiefern die Computertomographie (CT) es ermöglicht, Volumengehalt, Morphologie und Lage der Poren in dem mittels SLM gefertigten austenitischen Stahl AISI 316L zu charakterisieren. Zusätzlich dazu wurde der Einfluss des HIP-Prozesses auf diese Größen bewertet. Dazu wurden Proben charakterisiert, die unter Argon- oder Stickstoffatmosphäre prozessiert wurden. Da Stickstoff eine gewisse Löslichkeit in Stahl aufweist, wird eine abweichende Defektverteilung als unter Argonatmosphäre erwartet. Mittels CT werden das Probenvolumen rekonstruiert und die Poren bezüglich ihrer Größe, Form und Lage detektiert. Zur Validierung der CT-Ergebnisse und der dadurch erhaltenen Defektverteilungen sowie zur Bewertung des Einflusses der HIP-Behandlung auf die Gefügestruktur werden anschließend Schliffbilder mikroskopisch ausgewertet.

Die Ergebnisse belegen, dass die Computertomographie zur Detektion von Poren im SLM-verarbeiteten Stahl 316L geeignet ist. Die Prozessatmosphäre und ein nachgeschalteter HIP-Prozess üben unterschiedlichen Einfluss auf die Defektverteilung im additiv gefertigten Stahl 316L aus, wobei durch den HIP-Prozess keine ausgeprägte Reduktion der Poren beobachtet werden kann. Zusätzlich dazu stellt sich aufgrund der Wärmeeinbringung während des HIP-Prozesses ein vom Ausgangszustand abweichendes gröberes Gefüge ein.

Sprecher/Referent:
Felix Stern
Technische Universität Dortmund
Weitere Autoren/Referenten:
  • Mustafa Awd
    Technische Universität Dortmund
  • Jochen Tenkamp
    Technische Universität Dortmund
  • Prof. Dr. Frank Walther
    Technische Universität Dortmund
  • Johannes Boes
    Ruhr-Universität Bochum
  • Karina Geenen
    Ruhr-Universität Bochum
  • Dr. Arne Röttger
    Ruhr-Universität Bochum
  • Prof. Dr. Werner Theisen
    Ruhr-Universität Bochum