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Vortrag

Herstellung endkonturnaher Verbundbauteile durch die Kombination von additiver Fertigung und heißisostatischem Pressen

Mittwoch (25.04.2018)
15:20 - 15:40 Uhr Kongresssaal
Bestandteil von:


Mit einer Kombination aus Additive Manufacturing (AM) und Heißisostatischem Pressen (HIP) können komplex geformte Bauteile gefertigt werden, die volle Dichte und exzellente mechanische Eigenschaften aufweisen. Die kombinierte Fertigungsroute erlaubt es, die Vorteile beider Prozesse zu verbinden.

In dem vorgestellten Forschungsprojekt werden offene, komplex geformte Kapseln mittels Selective Laser Melting (SLM) hergestellt. Nach dem SLM werden die Kapseln wie beim konventionellen Pulver-HIP mit Pulver gefüllt, evakuiert, verschlossen und in der HIP-Anlage verdichtet. Die Geometrie der Kapseln wird mit Hilfe einer numerischen Simulation so ausgelegt, dass die Kapseln, nachdem sie durch den HIP-Prozess geschrumpft sind, bereits nahezu die gewünschte Endkontur aufweisen.

Ein besonderes Augenmerk liegt im Projekt auf der Werkstoffauswahl und -optimierung. Kapsel- und Füllmaterial können aus demselben Werkstoff bestehen. Dadurch können komplex geformte Bauteile gefertigt werden, die durch die Füllung mit Pulver in sehr viel kürzerer Zeit hergestellt werden, als wenn das massive Bauteil komplett durch SLM aufgebaut würde.

Noch interessanter wird die Werkstoffauswahl, wenn für Kapsel- und Füllmaterial unterschiedliche Werkstoffe ausgewählt werden. Dadurch können komplex geformte Zweikomponentenbauteile hergestellt werden, die an den jeweiligen Einsatzzweck angepasste Eigenschaften aufweisen.

Im gezeigten Projekt bringt der martensitische Werkzeugstahl 1.2704 (56NiCrMoV7, AISI L6) einen zähen Kern für die Bauteile. Das Kapselmaterial wird nach dem HIP nicht entfernt, sondern bleibt als Funktionsschicht erhalten. Hierfür wird entweder der austenitische rostfreie Stahl 1.4404 (X2CrNiMo17-13-2, AISI 316L) verwendet, der als Korrosionsschutz dient, oder der karbidreiche Werkzeugstahl FeCrV10 (X245VCrMo8-5-1, AISI A11), der erstklassigen Verschleißschutz bietet. Durch das heißisostatische Pressen verbinden sich Kapsel und Füllung durch Diffusion, sodass ein sehr guter Verbund entsteht. Die drei Werkstoffe werden für SLM und HIP sowie die Kombination untereinander entsprechend optimiert.

Mittels metallographischer Untersuchungen und Simulationsergebnissen wird gezeigt, dass sich mit der gewählten Route erfolgreich Zweikomponentenbauteile fertigen lassen. An einem Demonstratorbauteil wird zudem die industrielle Relevanz gezeigt und die Konkurrenzfähigkeit zu konventionellen Fertigungsmethoden untersucht.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Sebastian Riehm
RWTH Aachen University
Weitere Autoren/Referenten:
  • Simone Herzog
    RWTH Aachen
  • Dr. Anke Kaletsch
    RWTH Aachen
  • Prof. Dr. Christoph Broeckmann
    RWTH Aachen
  • Vera Friederici
    Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM