Herstellung von Presshärtewerkzeugen durch LPBF-Verfahren

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Siyuan Qin

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Motivation

Das Presshärten ist ein Umformverfahren, welches die Umformung und Wärmebehandlung des Blechs in einem einzigen Prozessschritt kombiniert. Kühlkanäle im Inneren des Presshärtewerkzeugs können in komplexer Geometrie gestaltet werden, um die beste Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen. Bei der konventionellen Methode zur Herstellung von Presshärtewerkzeugen gibt es Einschränkungen der Geometrie. Die Laser-Pulverbettschmelze (LPBF) ist eine typische additive Fertigungstechnologie, bei der ein Hochleistungslaser zum Schmelzen oder Verschmelzen von Metallpulvern eingesetzt wird. Dies unterscheidet sich von konventionellen Herstellungsmethoden, die auf dem Abtragen von Material von Formteilen beruhen. Daher bietet das LPBF-Verfahren viel mehr Potenzial und Freiheit für die komplexe Geometrie von Kühlkanälen.

Zielsetzung

  • Entwicklung eines stabilen LPBF-Verfahrens zur Herstellung von Werkzeugen, die rissfrei und mit geforderter Geometriegenauigkeit hergestellt werden können.
  • Verstehen des Materials von der Mikrostruktur bis zu den mechanischen Eigenschaften.
  • Erreichen ausreichender mechanischer Eigenschaften der Werkzeuge durch LPBF für den Presshärteprozess.

Projektinhalte

Durch Vorwärmen des Pulverbettes und optimierte Laserparameter kann ein stabiler LPBF-Prozess erreicht werden. Die umfassende Mikrostrukturstudie ist mit den mechanischen Eigenschaften der Stähle für gedruckte Werkzeuge verknüpft. Bei richtiger Wärmebehandlung und heißisostatischem Pressen kann die eingestellte Mikrostruktur zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führen. Aufgrund der Beschränkung der derzeitigen Werkzeugstahlsorten werden modifizierte Materialien getestet, um einen stabilen LPBF-Prozess und geeignete mechanische Eigenschaften für Presshärtewerkzeuge zu erhalten.

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Förderung

im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2023 Internet of Production – 39062161