Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Oberflächenveredelung additiv gefertigter Bauteile: Verbesserung der mechanischen Eigenschaften sowie des Oxidationsverhaltens

Die additiven Fertigungsverfahren zeigten in den letzten 5 Jahren ein starkes Marktwachstum. Dennoch werden gedruckte metallische Bauteile bislang nur sehr begrenzt eingesetzt. Dies ist unter anderem auf die hohen Kosten des Metallpulvers sowie die schlechteren mechanischen Eigenschaften, im Vergleich zu herkömmlich gefertigten metallischen Bauteilen, zurückzuführen. Das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) ist ein generatives Fertigungsverfahren, bei dem der Aufbau der Bauteile schichtweise in einem Pulverbett erfolgt. Mittels einer Laserstrahlquelle wird das Pulver der Schichten verschmolzen. Mit diesem Verfahren können im Vergleich zu anderen generativen Fertigungsverfahren sehr präzise und komplexe Bauteile hergestellt werden. Allerdings weisen die mit diesem Verfahren angefertigten Bauteile eine größere Oberflächenrauheit auf, was zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Bauteils führt. Aufwändige und kostenintensive Nachbearbeitungsschritte sind erforderlich, um die Bauteilqualität zu verbessern. Das Packzementier-Verfahren ist ein bekanntes Verfahren, das zur Verbesserung der Oxidations- und Korrosionseigenschaften der Bauteile verwendet wird. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird erstmalig das Packzementier-Verfahren erforscht, um die Oberflächen- und Randzonen-Mikrostruktur der SLM-Bauteile zu modifizieren. Dadurch sollen die Oberflächenrauheit und Porosität der SLM-Bauteile deutlich reduziert werden. Zusätzlich wird auf diese der Oxidations- und Korrosionswiderstand erheblich verbessert. Die Ermüdungs- und Kriechfestigkeit der mit dem Packzementier-Verfahren modifizierten SLM-Bauteile werden untersucht. Dazu werden als Versuchsmaterial eine Nickelbasis-Legierung und eine austenitische Legierung getestet. Die erfolgreiche Umsetzung der Ziele dieses Forschungsvorhabens wird den Einsatz von metallischen SLM-Bauteilen, die häufig von KMU Dienstleistern gefertigt werden, in verschiedenen Anwendungsbereichen deutlich erweitern.