Untersuchungen zum Einsatzhärten additiv gefertigter Stahlbauteile

Vorhabenbeschreibung:

Durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren ist es möglich, sehr komplexe Bauteile und Geometrien in einem Fertigungsschritt herzustellen, was zu einer wirtschaftlichen Fertigung von funktionsintegrierten Leichtbauteilen führen kann. Allerdings unterscheiden sich die Gefüge und Eigenschaften additiv erzeugter Bauteile teilweise deutlich von denen konventioneller Werkstoffe. Nach der additiven Fertigung (hier LBM) liegen die Bauteile in einem Werkstoffzustand vor, der in vielen Fällen nicht anwendungsgerecht ist, was eine Wärmebehandlung notwendig macht. Da sinnvolle Parameter der Wärmebehandlung sich durch das Ausgangsgefüge ergeben, müssen die Parameter spezifisch auf das LBM Gefüge angepasst werden. Das Einsatzhärten ist das am weitesten verbreitete Wärmebehandlungsverfahren zur Einstellung höchstfester Werkstoffzustände in Stahlbauteilen. Durch Aufkohlen der Bauteiloberflächen und anschließendes Härten ergeben sich höchstfeste Bauteilrandschichten. Die additive Fertigung von Stahlbauteilen beschränkt sich derzeit auf niedrig kohlenstoffhaltige Stähle, da bei höher kohlenstoffhaltigen Stählen die Gefahr der Rissbildung besteht. Das Einsatzhärten von LBM- Stahlbauteilen kombiniert die Vorteile beider Verfahren: hohe Gestaltungsfreiheit und Flexibilität der additiven Fertigung mit den guten Eigenschaften einsatzgehärteter Stähle. Das Einsatzhärten von LBM Bauteilen wird allerdings wegen bisher nicht voraussagbarem Werkstoffverhalten kaum genutzt. Ziel des Projektes ist es daher, an zwei Einsatzstählen (20MnCr5 & 18CrNiMo7-6) die Auswirkung von LBM-Gefügen und Oberflächen im Vergleich zu konventionellem Material sowie angepasste Wärmebehandlungsvorschriften zu untersuchen. Damit wird die Reproduzier- und Determinierbarkeit der Eigenschaften von einsatzgehärteten LBM Werkstoffen gesteigert. Dies ist besonders für KMU relevant, da dadurch die Marktakzeptanz additiv gefertigter Produkte gesteigert wird.