ToolJet
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Verarbeitung von Werkzeugstählen mittels Metal Binder Jetting – erzielbare mechanische Eigenschaften im Vergleich zu anderen Herstellungsverfahren (ToolJet)
Motivation
Additive Fertigungsverfahren (AM) finden zunehmend Verbreitung in verschiedenen Branchen, so auch im Werkzeugbau. Die AM bietet eine hohe geometrische Freiheit, eine Integration von Funktionselementen und bei richtig gewählten Prozessparametern ist eine Nachbearbeitung nicht mehr erforderlich. Bisher wurden unterschiedliche Werkstoffe, mit den verschiedenen strahlbasierten Verfahren (z. B. dem Laserschmelzen PBF-LB), erfolgreich additiv gefertigt. Karbidhaltige Werkzeugstähle können nur teilweise mit strahlbasierten Verfahren gefertigt werden, da die hohe thermische Belastung zu Rissen führt. Beim Metal Binder Jetting (MBJ) wird schichtweise Metallpulver lokal mit einem Binder zu einem Grünteil verbunden. Im Anschluss werden die Grünteile gesintert und kontrolliert abgekühlt. Eigenspannungen werden verringert und Risse vermieden. Damit ist der Prozess eine aussichtsreiche Alternative zu strahlbasierten additiven Fertigungsverfahren, wenn es um die Produktion von karbidreichen Werkzeugstählen geht.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Prozesskette für die zuverlässige Verarbeitung von karbidreichen Werkzeugstählen mittels MBJ sowie die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften und deren Gegenüberstellung mit den Eigenschaften konventionell hergestellter Prüfkörper.
Vorgehensweise
- Festlegung von Proben Geometrien für Prüfkörper und anschließendes Drucken der Grünteile.
- Sintern und Nachbehandeln der Grünteile. Beispielhafte Nachbehandlungen sind das Heißisostatische Pressen (HIP) und das polieren der Proben.
- Mechanisch Charakterisiert und Analyse der Bruchfläche. Die mechanische Charakterisierung erfolgt dabei unter quasi-statischer und unter schwingender Belastung.
- Industrielle Anwendungsprüfung von Demonstratoren.
Projektpartner / Industriepartner
- Fraunhofer Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung
- Bleistahl Prod.-GmbH &Co. KG, Botek Präzisions-Bohrtechnik GmbH, Coperion GmbH, Cremer Thermo-Prozessanlagen GmbH, Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG, ExOne GmbH, GKN Sinter Metals Engineering GmbH, HILTI AG, Krämer Engineering GmbH, Quintus Technologies AB, Reifenhäuser Reiloy GmbH, Siegener Werkzeug- und Härtetechnik GmbH, SMS Group GmbH
Förderhinweise
Forschungsgesellschaft Stahlverformung e. V. – FSV
IGF-Vorhaben-Nr.: 22507 N
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen – AiF Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz