Kontaminationstolerante hypo- und hypereutektische Al-Si-Legierungen für die additive Fertigung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Nils Ellendt; Dr.-Ing. Anastasiya Tönjes
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Mechanische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493860861

Aluminium wird als Leichtmetall in einer Vielzahl von Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eingesetzt. Die Herstellung von Primäraluminium ist jedoch sehr energieintensiv. Das Recycling von Aluminium bringt verschiedene Verunreinigungen mit sich, wie zum Beispiel Eisen. Es ist bekannt, dass Eisen in Aluminiumlegierungen intermetallische Phasen bildet, die zu einer Versprödung des Gesamtmaterials führen können, wenn ihre Größe zu groß wird. Die Synthese mit hohen Abkühlungsraten, wie bei der additiven Fertigung, kann einen interessanten Recyclingweg bieten. Damit könnte die additive Fertigung ein zentraler Prozess in nachhaltigen, geschlossenen Materialketten sein.Thermophysikalische Eigenschaften, wie Oberflächenspannung und Viskosität, sind für den Prozess von großer Bedeutung. Allerdings können bereits geringe Verunreinigungen einen großen Einfluss auf diese Eigenschaften haben. In diesem Projekt wird der Einfluss von Fe-Kontaminationen auf zwei Al-Si-Legierungen mit Siliziumkonzentrationen von 10 Gew.-% (untereutektisch) und 20 Gew.-% (übereutektisch) untersucht. Während AlSi10 eine gängige Legierung für LPBF ist, wird das Prozessfenster für die Verarbeitung mit zunehmendem Siliziumgehalt kleiner. Eine systematische Variation der Fe-Kontamination erlaubt es, ihren Einfluss auf die Basis der thermophysikalischen Eigenschaften, die Schmelzbadbedingungen, die Phasenbildung und die Defektstrukturen der hergestellten Teile zu verstehen. Sind die Zusammenhänge zwischen Kontamination, thermophysikalischen Eigenschaften, Phasenbildung und Prozessfenstern bekannt, kann die Kontamination durch angepasste Prozessbedingungen kompensiert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2122: Neue Materialien für die laserbasierte additive Fertigung