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Oral-Poster-Präsentationen

Additive Verarbeitung von Superduplexlegierungen mit lichtbogenbasierten Prozessen – Ein Verfahrensvergleich

Mittwoch (25.04.2018)
17:05 - 17:10 Uhr Kongresssaal
Bestandteil von:

Session A: Poster-Oral-Presentation
Gehört zu:
Symposium OP: Oral-Poster-Präsentation


Der schichtweise, additive Aufbau von Bauteilen wird durch die Vorteile wie höherer Materialausnutzungsgrad und gesteigerte geometrische Möglichkeiten charakterisiert. Der spezielle Bereich der pulverbettunabhängigen, lichtbogenbasierten additiven Fertigung hat die zusätzlichen Vorteile eines nahezu unbegrenzten Bauraumes, höherer Abschmelzmengen bzw. Aufbauraten und eines gesteigerten Rohstoffausnutzungsgrads. Bisher findet in diesem Bereich primär das Metallschutzgasschweißverfahren Cold-Metal-Transfer (CMT-Verfahren) sowie drahtbasierte Verfahrenskombinationen Anwendung. Nachteilig an dieser Verfahrensvariante sind die eingeschränkte Verfügbarkeit von drahtförmigen Zusatzwerkstoffen, die hohe Wärmeeinbringung sowie die fehlende Möglichkeit eine multimaterielle Schichtcharakteristik zu schaffen.

Das in dieser Arbeit vorgestellte neu entwickelte Verfahren 3D-Plasma-Metal-Deposition (3DPMD) basiert in seinen Grundzügen auf einem Plasma-Pulver-Auftragschweiß-Prozess. 3DPMD besitzt jedoch einige spezielle Vorteile. Zum Beispiel können bis zu vier unterschiedliche Pulver, z.b. unterschiedliche Werkstoffe sowie Pulverfraktionen innerhalb einer Schicht kombiniert werden. Dies ermöglicht eine gezielte Anpassung lokaler Eigenschaften (Gefügeausbildung, mechanisch-technologische Eigenschaften, Porosität,…) an die vorliegende Beanspruchung.

Inhalt dieses Beitrages ist es, geometrisch komplexe Bauteile additiv durch die zwei lichtbogenbasierten Verfahren (3DPMD; CMT) herzustellen und anschließend mit einander zu vergleichen.

Der Einfluss der Prozessgrößen sowie die Genauigkeit der erzeugten Geometrie im Vergleich zum CAD-Teil werden analysiert. Ebenso wird die Entwicklung der Mikrostruktur als Funktion über die Bauteilhöhe exemplarisch für eine Superduplexlegierung charakterisiert wobei hierfür die tatsächliche Wärmeeinbringung in das Bauteil experimentell ermittelt wird.

Zusammengefasst bietet 3DPMD eine erhöhte Flexibilität bei der Materialauswahl sowie die Möglichkeit, gradierte Strukturen zu erzeugen. Durch die automatische Erzeugung des Programmcodes ist es möglich, mit Hilfe von Schweißrobotern direkt aus CAD-Zeichnungen Metallstrukturen zu erzeugen. Das Gefüge sowie die Eigenschaften des erzeugten Bauteiles sind direkt abhängig von dem Bauprozess. Abschließend werden Material-Prozess-Eigenschafts-Zusammenhänge für die hergestellten Bauteile diskutiert.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Stefan Habisch
Technische Universität Chemnitz
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. André Hälsig
    Technische Universität Chemnitz
  • Kevin Höfer
    Technische Universität Chemnitz
  • Prof. Dr. Peter Mayr
    Technische Universität Chemnitz