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

Beeinflussung der Werkstoffeigenschaften von Warmarbeitsstahl während der additiven Fertigung mittels Lichtbogenschweißprozesses

Freitag (20.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr
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Vor dem Hintergrund zunehmend komplexer werdender Geometrien von Formbauteilen kommen konventionelle Fertigungsverfahren, insbesondere im Bereich des Werkzeugbaus zunehmend an ihre Grenzen. Die konventionelle Herstellung von Temperierkanälen durch das mechanische Tieflochbohren ist bei komplexen Großwerkzeugen nur bedingt möglich. Gegenwärtige und zukünftige Anwendungen benötigen dagegen ein effizientes Temperierkonzept, um Bauteile in hoher Qualität und kurzen Zykluszeiten herstellen zu können. Durch den Einsatz von additiven Fertigungstechnologien konnten die Grenzen der konventionellen Fertigungsverfahren erweitert werden. Das galt auch für den Werkzeugbau, wo neue Temperierkonzepte wie z.B. konturnahes Temperieren entwickelt bzw. realisiert wurden. Jedoch können durch die pulverbettbasierten Systeme mit dem beschränkten Bauraum nur kleine Bauteile hergestellt werden.

Der Einsatz der Lichtbogenschweißprozesse zur additiven Herstellung von Großwerkzeugen mit integrierten Temperierkanälen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Diese Prozesse ermöglichen hohe Abschmelzraten großer 3 kg/h, aber geringe Genauigkeit. Die Herstellung solcher Geometrien benötigt zunächst Kenntnisse zum Prozess-Werkstoff-Wechselwirkung. Eine besondere Herausforderung stellt der wiederkehrende Wärmeeintrag beim Auftragen der nächsten Lagen dar. Dabei sind die Prozessführung und das Temperatur-Zeit-Regime zur Einstellung der zu erzielenden mechanisch-technologischen Eigenschaften sowie des Gefüges von wesentlicher Bedeutung.

In diesem Beitrag wird der Einfluss der Prozessführung auf die charakteristischen Eigenschaften der additiv hergestellten Strukturen untersucht. Im nächsten Schritt wurde der Zusammenhang zwischen Temperatur-Zeit-Verlauf und Homogenität der metallurgischen Eigenschaften über die Strukturhöhe beschrieben. Hier ist insbesondere die Martensitstarttemperatur (Ms) zu beachten, bei der die Umwandlung von Austenit in Martensit stattfindet. Anschließend wurden die Erkenntnisse eingesetzt, um Bauteile mit integrierten Temperierkanälen bzw. -strukturen additiv herzustellen.


Mit dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz von lichtbogenbasierten Prozessen additiv großvolumige komplexe Werkzeugkomponenten mit oberflächenahen dreidimensionalen Kanälen in hoher Güte hergestellt werden können, sodass ein gezieltes Temperieren von Formwerkzeugen ermöglicht wird.

 

Sprecher/Referent:
Yarop Ali
Technische Universität Ilmenau
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Jean Pierre Bergmann
    Technische Universität Ilmenau
  • Dr. Jörg Hildebrand
    Technische Universität Ilmenau
  • Philipp Henckell
    Technische Universität Ilmenau

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