Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Simulationsbasierte Vorhersage des Sinterverzugs für über Binder Jetting hergestellte Hartmetallbauteile

Binder-Jetting (BJT) rückt immer weiter in den Fokus der Industrie. Das Verfahren zeichnet sich durch eine sehr hohe Produktivität und hohe mögliche Komplexität der Bauteile aus. Über BJT hergestellte HM-Grünkörper verhalten sich beim Sintern signifikant anders als konventionell über Pressen hergestellte Bauteile. Aufgrund des Flüssigphasensinterns verhalten sie sich jedoch auch anders als über BJT hergestellte Metallbauteile. Um den Verzug von über BJT hergestellten Grünkörpern beim Sintern vorherzusagen, ist ein neues, auf die Charakteristika des HMs sowie des BJTs angepasstes Sintermodell zu entwickeln und zu validieren. Dieses soll den erhöhten Beitrag des Flüssigphasensinterns zur Verdichtung von durch BJT hergestellten Grünteilen abbilden können. Dazu müssen grundlegende experimentelle Arbeiten zur Abhängigkeit der Geometrie, des Dichteeinflusses und des Einflusses der Sinterunterlage auf das Sinterverhalten durchgeführt werden. Ziel des Projektes ist es, mittels BJT hergestellte Bauteile für die Vor- und Kleinserien-Produktion von Bauteilen aus HM verwenden zu können. Nach der Erlangung eines vertieften Verständnisses bezüglich des Einflusses der durch BJT hervorgerufenen Dichten und ihrer Verteilung auf das Schwindungsverhalten, soll ein komplexes Simulationsmodell zur Vorhersage der Sinterschwindung entwickelt werden. Generell soll sich das entwickelte Simulationsmodell auf alle für das BJT geeigneten WC-Co-Granulate übertragen lassen. Durch dessen Einbettung in ein geeignetes Optimierungsverfahren kann eine endkonturnahe Fertigung realisiert werden, in dem die Grünlingsform numerisch gezielt angepasst wird. KMU profitieren von dieser Methode durch eine effizientere und kostengünstigere Entwicklung der BJT-Prozesskette, wobei das Angebot für Vor- und Kleinserien-Produktionen hin zu komplexeren Bauteilen erweitert werden kann. Neben schnelleren Entwicklungszeiten wird der Umfang benötigter Nachbearbeitungsschritte durch die endkonturnahe Fertigung minimiert.