SLM-Flex


Förderkennzeichen: VF150016
Projektlaufzeit: 01.02.2016 bis 31.07.2018

Entwicklung flexibler dünnwandiger Bauteile mittels Laserstrahlschmelzen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung flexibler dünnwandiger Bauteile mittels selektivem Laserstrahlschmelzen. Die Forschungsarbeit beinhaltet die Auswahl geeigneter Werkstoffe, die Generierung dünnwandiger Bauteile sowie die anschließende Wärmebehandlung zur Erzeugung der gewünschten flexiblen Bauteileigenschaften. In diesem Zusammenhang wird der Einfluss der Pulverfeuchtigkeit, der Beschichtungsparameter, der Prozessparameter sowie des Wärmebehandlungsregimes auf die mechanischen Eigenschaften der Bauteile evaluiert. Resultierend aus den Forschungsergebnissen sollen neue Anwendungsgebiete erschlossen werden, die Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit verbessert und die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit des Laserstrahlschmelzens gesteigert werden.

Um dünnwandige Bauteile herstellen zu können, sind eine Vielzahl von Prozesseinflüssen zu berücksichtigen. Inhaltliche Schwerpunkte des Vorhabens sind Untersuchungen zur Evaluierung eines geeigneten Parametersatzes zur Generierung dünnwandiger (<1 mm) Bauteile (u. a. Laserleistung (PL), Scangeschwindigkeit (vS), Spurabstand (SA) und Schichtdicke (dS)) sowie zum Einfluss von  Beschichtungsvorgang, Pulverfeuchtigkeit und der notwendigen Wärmebehandlung. Es ist bekannt, dass sich eine „hohe“ Pulverfeuchtigkeit negativ auf den  Laserstrahlschmelzprozess und die resultierenden Bauteileigenschaften auswirkt. Bisher ist kein werkstoffabhängiger Wert bekannt, bis zu welchem Pulver prozesssicher verarbeitet werden können. Auch bezüglich der Messmethode, insbesondere bei den Endanwendern, besteht noch Handlungsbedarf. Im Vorhaben werden daher verschiedene Methoden untersucht.

Für das Beschichten der Pulverlage sind die zu untersuchenden Parameter die Beschichtungsgeschwindigkeit und die Auswahl des "Einebnungswerkzeugs" (u. a. Beschichterlippe oder -klinge, Geometrieunterschied), die sich auf das resultierende Pulverbett auswirken. Mit der Wärmebehandlung soll zunächst das charakteristische SLM- Gefüge aufgelöst, homogenisiert und anschließend die mechanischen Eigenschaften hinsichtlich einer Steigerung der Zähigkeit, bzw. Erhöhung der Streckgrenze optimiert werden.

Zusammenfassend werden für die Bearbeitung des Forschungsvorhabens folgende Schwerpunkte definiert:

  • Auswahl geeigneter Werkstoffe
  • Optimierung des Beschichtungsvorganges
  • Einflussuntersuchungen Pulverfeuchtigkeit
  • Evaluierung der Prozessparameter für die Generierung dünnwandiger Bauteile
  • Evaluierung eines geeigneten Wärmebehandlungsregimes zur Einstellung flexibler Bauteileigenschaften

Für die Werkstoffauswahl wurde zunächst der Werkstoff 1.4404 festgelegt. Zwei weitere Werkstoffe werden im Vorhabensverlauf festgelegt. Die weiteren Werkstoffe sollen so gewählt werden, dass eine möglichst große Anwendungsspanne resultiert. Mögliche Werkstoffe, die auf Basis der potentiellen Anwendung gewählt werden können, sind:

  • Werkstoff 1.4828 (für Anwendungen unter erhöhten Temperaturen >550 °C)
  • Werkstoff 2.4856 (für Anwendungen unter aggressiven Bedingungen, erhöhte Korrosionsbeständigkeit)

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