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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Einfluss der additiven Fertigung auf das Ermüdungsverhalten der Stähle MA 300 und 17-4 PH

Wednesday (18.09.2019)
17:00 - 17:30 Uhr Petersburg
Bestandteil von:


Mit zunehmendem prozesstechnischem Verständnis steigt auch das industrielle Interesse an innovativen Technologien wie der additiven Fertigung. Damit wird diese Technologie neben der Fertigungstechnik auch in der Materialwissenschaft zu einem Schlüsselthema. Während die additive Fertigung die Gestaltungsfreiheit erheblich erweitert und damit neue Möglichkeiten für die Formoptimierung sowie Strategien der funktionellen Integration eröffnet, ist ein umfassendes Verständnis über die aus der additiven Fertigung resultierenden Prozess-Mikrostruktur-Korrelationen und deren Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften noch nicht gegeben. Das Ermüdungsverhalten nimmt hierbei eine besondere Rolle ein. Aus Sicht der Fertigungstechnik wird das Festigkeitspotential von additiv gefertigten Werkstoffen häufig als sehr vielversprechend eingeschätzt. Diese Bewertung basiert jedoch weitestgehend auf den statischen Kennwerten Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchzähigkeit. In der Tat sind diese Kennwerte vieler additiv gefertigter Materialien mit denen von Guss- oder Knetlegierungen ähnlicher Zusammensetzung vergleichbar oder ihnen sogar überlegen. Derzeit verfügbare Ermüdungsergebnisse für additiv gefertigte Materialien zeichnen jedoch ein anderes Bild. Diese Tatsache überrascht nicht, wenn die ausgeprägte Empfindlichkeit des Ermüdungsverhaltens gegenüber kleinsten Veränderungen in der Mikrostruktur in den Fokus rückt. Wesentliche Effekte sind in diesem Zusammenhang vor allem die Ausbildung mikrostruktureller Ungänzen, wie bspw. Bindefehler oder Mikroporen und der zyklische thermische Eintrag durch den lageweisen Aufbau der additiv gefertigten Struktur.

Es gilt somit ein grundlegendes Verständnis der bei zyklischen Belastungen wirkenden Versagensmechanismen von additiv gefertigten Materialien zu erlangen und die Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen herzustellen. Nur auf Grundlage von zuverlässigen Festigkeits- und Ermüdungsdaten lassen sich formoptimierte Bauteile auslegen, die ein sicheres Betriebsverhalten garantieren. In dem vorliegenden Beitrag werden aktuelle Ergebnisse zum Ermüdungsverhalten und zu den Versagensmechanismen der Stähle MA 300 (1.2709) und 17 4 PH (1.4542) in Abhängigkeit der Prozessführung am Beispiel des selektiven Laserschmelzens vorgestellt.

 

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Sebastian Schettler
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Robert Kühne
    Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Martina Zimmermann
    Technische Universität Dresden

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