Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hydro-HIP flüssigkeitsbasiertes heißisostatisches Pressen für AM gefertigte Aluminiumbauteile

Bei der LPBF-Fertigung handelt es sich nicht nur um eine Werkstück-, sondern auch um eine Werkstoffherstellung. Entsprechend hängen erreichbare Werkstoffkennwerte sowohl von Prozessparametern als auch von nachgelagerten thermomechanischen Behandlungen ab. Schwankungen der Werkstoffkennwerte und anisotrope Eigenschaften bewirken, dass statistische Mindestkennwerte so niedrig ausfallen, dass in sicherheitskritischen Anwendungsfällen auf eine thermomechanische Nachbehandlung nicht verzichtet werden kann. Das für Ti- und Stahlwerkstoffe gängige Verfahren des heißisostatischen Pressens (HIP) ist jedoch zeit- und kostenintensiv, wodurch der Einsatz des HIP bei der LPBF-Fertigung für die Serienfertigung nicht wirtschaftlich ist und so bei KMU´s kaum Anwendung findet. Al-Legierungen haben, aufgrund des wachsenden Leichtbausektors, eine immer größere Bedeutung, auch im Bereich der additiven Fertigung. Bei ihnen fallen die Prozessparameter zur Aktivierung des HIP-Prozesses, Temperatur und Druck, im Vergleich zu Stahl geringer aus. Dies erlaubt die Verwendung einer Flüssigkeit als Temperatur- und Druckübertragungsmedium, anstatt eines Gases. Die damit einhergehenden Vorteile, wie eine kurze Zykluszeit, geringere Kosten und ein einfacherer Prozess, führen zu einem großen Potential des flüssigkeitsbasierten heiß isostatischen Pressens als Nachverdichtungsverfahren zur schnellen und robusten Werkstoffkonditionierung additiv gefertigter Al-Werkstoffe im Temperaturbereich bis 350°C. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Erprobung einer flüssigkeitsbasierten Wärmenachbehandlung zur Mikrostrukturveränderung/-reparatur AM gefertigter Aluminiumwerkstoffe/-bauteile (L-HEAT), um so ein wirtschaftliches Verfahren zur Nachverdichtung von AM-Al-Bauteilen zu etablieren. Bei der Betrachtung des gesamten Product-Life-Cycle zeigen sich weitere Nutzen. Neben den direkten Vorteilen für produzierende und dienstleistende KMU profitieren auch weitere Branchen.