Verformungs- und Schädigungsverhalten von additiv gefertigten Mittelmanganstählen mit in situ eingestellter mehrphasiger Mikrostruktur

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Haase; Professor Dr.-Ing. Thomas Niendorf
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461071457

Der allgemeine Trend zu Leichtbau, Emissionsreduktion und Ressourceneffizienz, mit dem Ziel der Minimierung der globalen Erwärmung und der Schonung nicht erneuerbarer Energiereserven, ist zu einer der wichtigsten Aufgaben unserer Gesellschaft geworden. Dieser Trend erfordert nicht nur die Entwicklung neuer hochfester und gleichzeitig gut umformbarer Strukturwerkstoffe, sondern auch die effiziente Nutzung von verbleibenden Ressourcen durch die Verwendung produktionstechnischer Neu- und Weiterentwicklungen. Eine vielversprechende Klasse von hochfesten und zeitgleich stark verformbaren Werkstoffen mit hohem Energieabsorptionsvermögen stellen manganhaltige Stähle dar. Die einzigartige Kombination der mechanischen Eigenschaften wird durch die Aktivierung von sekundären Verformungsmechanismen erreicht, die neben reinem Versetzungsgleiten auftreten. Die Charakteristika der additiven Fertigung führen zu Vorteilen bei der Verarbeitung von manganhaltigen Stählen. Aufgrund hoher Abkühlraten können Elementseigerungen im Bauteil stark reduziert werden. Durch das prozessbedingte schichtweise Auftragen von Material kann der zyklische Wärmeeintrag zudem als in situ Wärmebehandlung genutzt werden, um so letztendlich die Phasenverteilung im Material während des AM-Prozesses gezielt einzustellen.In Projekt sollen mikrostrukturell komplexe und industriell vielversprechende Mittelmanganstähle über eine verkürzte Prozessroute mittels additiver Fertigung hergestellt werden. Dabei erfolgt die Einstellung der mehrphasigen Mikrostruktur durch die in situ Wärmebehandlung während des Prozesses. Ziel des Projekts ist es, auf Basis der komplementären Expertise und Ausstattung der beantragenden Wissenschaftler und Institutionen, das Materialverhalten während der additiven Fertigung und nachfolgender mechanischer Belastung grundlegend zu verstehen. Basierend auf dem gewonnenen Grundlagenverständnis soll die Mikrostrukturentwicklung in Mittelmanganstählen während der additiven Fertigung so beeinflusst werden, dass das Verformungs- und Schädigungsverhalten gezielt maßgeschneidert werden kann. Experimentelle Untersuchungen und computergestützte Multiskalenansätze zur Materialcharakterisierung und Simulation werden im Projekt synergetisch eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen