Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss der Porosität auf die Schwingfestigkeit von Sinterteilen hergestellt mittels Metallpulverspritzguss

Der Metallpulverspritzguss ist eine kostengünstige und zuverlässige Produktionsmethode für metallische Komponenten, welche dem Konstrukteur eine große Gestaltungsfreiheit ermöglicht. Jedoch existieren bis zum jetzigen Zeitpunkt keine Konzepte, die eine dauerfeste Auslegung MIM-gefertigter Bauteile ermöglichen. Diese werden daher rein empirisch ausgelegt und sind deshalb oft überdimensioniert. Dies hat für KMU höhere Produktionskosten zur Folge, wodurch die Wirtschaftlichkeit dieser Komponenten sinkt. Für eine wirtschaftliche Fertigung metallischer Komponenten bei gleichzeitiger Sicherstellung der Funktionsfähigkeit im jeweiligen Einsatz ist eine anwendungs¬gerechte Auslegung essentiell. Ein wichtiges Element der Auslegung ist der Festigkeits¬nach¬weis für die zu erwartenden Lastfälle, welcher im Maschinenbau in der Regel nach der FKM-Richtlinie erfolgt. Aufgrund der in Sinterbauteilen vorhandenen Restporosität ist eine Übertragung der Richtlinie auf MIM-Bauteile allerdings nicht zulässig. Prinzipiell ist bekannt, dass ein direkter Zusammenhang zwischen relativer Dichte und ertragbarer Last besteht, doch die Porosität stellt strukturmechanisch Defekte mit undefinierter Lage und Größe dar. Während der Einfluss von Oberflächendefekten, wie zum Beispiel Kerben, auf die statische und zyklische Festigkeit verschiedener Werkstoffe gut untersucht ist, ist die Datenlage für innere, nicht klar definierte Defekte wie Poren, vor allem auf die zyklische Festigkeit, noch unzureichend. Ziel des Projektes ist es, ein grundlegendes Verständnis über den Einfluss der Restporosität auf die Schwingfestigkeit und die ertragbare Last von MIM-Bauteilen zu erlangen. Neben der anwendungsgerechten Auslegung kann damit durch angepasste Sinterbedingungen die Wirtschaftlichkeit erhöht wie auch das Leichtbaupotential ausgenutzt werden.