Maßgeschneiderte Eigenschaften von PBF-LB/M-Bauteilen durch lokale in situ-Legierungsbildung (T05#)

• Fachliche Zuordnung: Fügetechnik und Trenntechnik ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 61375930

Das Laserstrahlschmelzen von Metallen (PBF-LB/M) ermöglicht die Fertigung hochkomplexer Produkte mit lokal variierenden Materialeigenschaften durch Anpassung der Prozessführung, wodurch beispielsweise ein duktiler Kern und eine verschleißbeständige Randschicht generiert werden können. Ziel des Transferprojekts T5 „Maßgeschneiderte Eigenschaften von PBF-LB/M-Bauteilen durch lokale in situ-Legierungsbildung“ ist es das Potenzial der lokalen in situ für die Fertigung hochkomplexer Bauteile auszunutzen, um somit energie- und kostenintensive (chemische) Wärmenachbehandlungen ersetzen zu können. Der Grundstein für diesen lokalen Pulveraustrag wurde im Zuge des Sonderforschungsbereichs 814 gelegt, indem verschiedene Austragsmechanismen wie z. B. ein piezoangeregter Dispenser untersucht wurden. Im nächsten Schritt gilt es, den lokalen Pulveraustrag mittels Dispenser mit dem PBF-LB/M zu koppeln und die Zusammenhänge zwischen der Prozessstrategie beim PBF-LB/M, der ausgetragenen Partikelmenge und der Durchmischung innerhalb der selektiv belichteten Struktur zu identifizieren. Dies erfolgt am Beispiel von kohlenstoffadditivierten Hartpartikeln, durch welche sowohl die Härte als auch die Verschleißbeständigkeit an der Oberfläche durch Bildung eines Metall-Matrix-Komposits verbessert werden soll. Aufgrund dieser erhöhten Verschleißbeständigkeit gilt es außerdem alternative Nachbearbeitungsverfahren für die typischerweise rauen Oberflächen von PBF-LB/M-Bauteilen zu identifizieren. Hierfür wird auf das Laserpolieren unter Einsatz von Strahlformung zurückgegriffen, wodurch die Oberflächenspannung und damit die erzielbare Oberflächenrauheit gegenüber klassischer Strahlprofile weiter reduziert werden soll. Dafür werden die Zusammenhänge zwischen dem Energieeintrag und der Intensitätsverteilung, der erzielten Oberflächenrauheit sowie der zugehörigen Oberflächenhärte nach der Lasermaterialbearbeitung untersucht. Abschließend werden die erzielten Ergebnisse am Beispiel eines Demonstratorbauteils unter seriennahen Prüfbedingungen validiert, um das Potenzial der lokalen in situ Legierungsbildung bewerten zu können.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche (Transferprojekt)
• Teilprojekt zu: SFB 814: Additive Fertigung
• Antragstellende Institution: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
• Beteiligte Institution: Bayerisches Laserzentrum (BLZ) GmbH
• Unternehmen: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
• Teilprojektleiter: Dr.-Ing. Stephan Roth; Professor Dr.-Ing. Michael Schmidt