Karbidadditivierung von PBF-LB Werkzeugstahl mittels funktioneller Polymerbinder

Entwicklung eines Verfahrens für Karbidzusätze auf Werkzeugstahlpulvern unter Verwendung eines funktionellen Polymerbindemittels zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit, der mikrostrukturellen Isotropie und der Festigkeit von harten Eisenlegierungen

Motivation

Während vorlegierte Pulver für die additive Fertigung in ihrem Legierungsgehalt durch Rissbildung begrenzt zu sein scheinen, kann der Legierungsgehalt durch den Einsatz unterschiedlich aufbereiteter Einsatzstoffe erhöht werden. Um das Spektrum der verarbeitbaren Legierungen zu erweitern, werden partikelverstärkte Legierungen erforscht. Karbide, die dem Pulverfeedstock beigemischt werden, sollen als Erstarrungskeimstellen die Isotropie erhöhen, die Warmrissbildung vermindern und die mechanischen Eigenschaften verbessern. Um Entmischungen im Pulver vorzubeugen, werden polymerbasierte Binder verwendet, damit die Karbidpartikel am Basispulver aus Stahl haften.

Zielsetzung

Das Ziel des Projekts ist die additive Fertigung von karbidreichen Eisenlegierungen mit reproduzierbaren, homogenen und isotropen Gefügen und guten mechanischen Eigenschaften.

Projektinhalte

Die Legierungen werden durch thermodynamische Gleichgewichts- und Scheil-Gulliver-Erstarrungsberechnungen entwickelt. Die Untersuchung umfasst den Einfluss des „Satelliting“ auf die rheologischen und thermophysikalischen Pulvereigenschaften. Skalenübergreifende Gefügeuntersuchungen sowie statische und dynamische mechanische Versuche charakterisieren die Verarbeitbarkeit durch LPBF, die Gefügebildung und die Vorteile eines isotropen Gefüges auf die mechanischen Eigenschaften. Korngröße und Gefüge werden zu wichtigen Indikatoren für den Projekterfolg.

Projektpartner

Leibniz Institut für Interaktive Materialien (DWI)

Förderung Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen SPP 2122: Neue Materialien für die laserbasierte additive Fertigung