Kombinierte Fertigung des Werkzeugstahls AISI H13 mittels laserbasierter additiver Fertigung und mechanischer Nachbearbeitung zur Steigerung von Einsatz- und Lebensdauer

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd Breidenstein; Professor Dr.-Ing. Thomas Niendorf
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528603925

In der industriellen Anwendung werden für einen hohen Verschleißwiederstand und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit Warmarbeitsstähle verwendet. Der stetige Wunsch nach Effizienzsteigerung bringt die Werkstoffe in Druckgusswerkzeugen an ihre Grenzen, welches den Bedarf nach innovativen Verfahren auftut. Die additive Fertigung erlaubt es aufgrund ihres einzigartigen Potentials die Bauteileigenschaften über eine charakteristische Mikrostruktur ortsaufgelöst den lokalen Bedarfen anzupassen. In Druckgusswerkzeugen werden hohe Anforderungen an die Oberflächengüte gestellt, diese kann die additive Fertigung nur in Kombination mit einer nachgelagerten Fräsbearbeitung erreichen, welche die Oberflächeneigenschaften abermals beeinflusst. Im Rahmen des beantragten Projektes sollen unter Verwendung von statistischer Versuchsplanung Fertigungsfaktoren der kombinierten Fertigungskette aus additiver Fertigung und fräsender sowie festwalzender Nachbehandlung gefunden werden, welche zu unterschiedlichen Materialeigenschaften führen. Diese werden ausführlich hinsichtlich ihrer mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften charakterisiert und deren Zusammenhänge unter Verwendung der Response Surface Methodik erörtert. Im weiteren Projektverlauf sollen dann Proben mit gezielt unterschiedlicher Härte und Zugfestigkeit übereinander gefertigt werden und dabei besonders die Übergangszone umfassend untersucht werden. Zum Abschluss werden die Proben einer temperaturwechselnden Belastung ausgesetzt um die Lebensdauer der kombiniert gefertigten Proben lokal unterschiedlicher Eigenschaften zu testen und schlussendlich die gesamte Faktoren- Zielgrößen-Korrelation unter Verwendung der Response Surface Methodik abzubilden und übertragbar auf andere Werkstoffe zu machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen