Einsatzhärten additiv gefertigter Stahlbauteile

Diese Unterschiede werden in dem Projekt für zwei Einsatzstähle ermittelt und die notwendige Wärmebehandlung zur Erreichung der Werkstoffeigenschaften wird an diese Besonderheiten angepasst. Zuerst werden Prozessparameter für das Laser-Strahlschmelzen für die Einsatzstähle 20MnCr5 und 17CrNi6-6 ermittelt.

Zu Beginn der Parameterentwicklung für den Stahl 20MnCr5 wurde die Ausbildung der Schmelzbäder detailliert untersucht und ein passendes Parameterfenster identifiziert, welches eine ausreichende Einschweißtiefe ermöglicht. Das verwendete Metallpulver wurde vor der Verarbeitung auf die chemische Zusammensetzung und die Kornform untersucht. Letztere ist im Prozess entscheidend für das Auftragen der Pulverschicht und damit für einen stabilen Prozess. Anschließend wurden 3D-Proben gefertigt und die erzielte Dichte ermittelt.

Eine geeignete Einstellung der Fertigungsparameter ermöglicht die Erzeugung eines riss- und porenfreien Werkstoffs, der eine Dichte von über 99,5 Prozent erreicht. Außerdem wurden die ermittelten Parameter zielgerichtet auf eine zweite Laser-Strahlschmelzanlage übertragen, um die Anlagenunabhängigkeit der Parameter und des Werkstoffzustands zu gewährleisten.

Im nächsten Schritt werden Prozessparameter für den Einsatzstahl 17CrNi6-6 entwickelt. Parallel dazu werden Probenkörper für die Materialuntersuchungen und die Wärmebehandlung des 20MnCr5 gefertigt. Besonderes Augenmerk liegt dabei in der Charakterisierung einer möglichen Anisotropie des Werkstoffs durch den schichtweisen Aufbau des Materials.

Auslegungskriterien und die Umsetzung in Verzahnungen werden im DFG-Projekt »Integraler Leichtbau bei Zahnrädern« untersucht. Das Projekt (IGF: 20568BG) wird über 24 Monate von der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen »Otto von Guericke« e.V. gefördert.