Verbundprojekt: Material- und Prozessentwicklung für die additive Fertigung und Nachbearbeitung von Werkzeugen aus modifizierten Warmarbeitsstahl; Teilvorhaben: Legierungsentwicklung

Das additive Fertigungsverfahren Laser Powder Bed Fusion (LPBF) eignet sich für geringe Losgrößen sowie zur Herstellung kompliziert geometrischer Bauteile, die konventionell schwierig darzustellen sind. Derzeit ist das Verfahren nur auf eine begrenzte Anzahl von Stahlwerkstoffen anwendbar. Neben dem bekannten hochlegierten martensitaushärtbaren Stahl 1.2709 ist, unter Einsatz einer hohen Vorwärmtemperatur der Substratplatte zwischen 300-400°C, der Warmarbeitsstahl H13 (1.2344) etabliert. Durch die hohe Vorwärmtemperatur der Substratplatte kommt es im Prozess leider zu hohen thermischen Gradienten, wodurch innere Spannungen im Bauteil resultieren. Aufgrund dessen ist die herzustellende Bauteilhöhe bei dem Warmarbeitsstahl H13 (1.2344) begrenzt. Das Ziel des Vorhabens – ModAMtool – ist die Entwicklung eines modifizierten Warmarbeitsstahles zur Herstellung von Funktionswerkzeugen für die Aluminiumdruckgussindustrie. Der modifizierte Warmarbeitsstahl soll prozesssicher mit einer Vorwärmung von max. 200 °C additiv mit dem LPBF-Verfahren gefertigt werden. Des Weiteren soll der entwickelte Stahl eine Mindestzugfestigkeit von 1300 MPa, einen Mindestkerbschlagbiegearbeit von 13 J, eine Mindesthärte von 42 HRC sowie eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 600°C aufweisen. Zu den Arbeitsschwerpunkten zählen, neben der Definition der Stahllegierung, die Entwicklung geeigneter LPBF Prozessparameter unter Verwendung der AMOptoMet Software sowie die Nachbearbeitungsmethodik, unter Einsatz eines polymeren Abrasivmediums zur Herstellung verbesserter Oberflächenqualitäten der gefertigten Bauteile. Des Weiteren soll ein Demonstrator mit diversen Kühlkanälen hergestellt und deren Leistungsfähigkeit erprobt werden.