Einfluss der Ausgangsporosität auf das heißisostatische Pressen von additiv gefertigten Bauteilen

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Motivation

Das Laserstrahlschmelzen (LPBF) und Elektronenstrahlschmelzen (EPBF) sind etablierte Additive Manufacturing (AM) Verfahren. Sie basieren auf dem lokalen Verschmelzen von Partikeln aus einem Pulverbett durch eine diskrete Strahlung. Hierbei können Bauteile hoher Komplexität mit sehr geringer Porosität hergestellt werden. Eine vollständige Porenfreiheit kann jedoch aus prozesstechnischen Gründen nicht erreicht werden. Die Restporosität wirkt sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften aus, insbesondere besitzen Poren einen starken Einfluss auf die Dauerfestigkeit eines Bauteils. Eine Möglichkeit die Porosität zu reduzieren ist das heißisostatische Pressen (HIP) zur Nachverdichtung. Allerdings ist bislang der Einfluss unterschiedlicher Gasporen auf das Nachverdichtungsvermögen mit HIP nicht eindeutig verstanden. Einen besonderen Einfluss auf den HIP Prozess könnte die Prozessatmosphäre in Form des Prozessgases haben. Je nachdem mit welchem Gas die Poren gefüllt sind, haben sie entweder einen Einfluss auf das Gefüge oder das Verdichtungsvermögen. Ein Verständnis über den Zusammenhang zwischen Porosität, HIP und Prozessatmosphäre könnte zu verkürzten Prozesszeiten durch gezieltes Einbringen von Poren, sowie einer verbesserten Bauteilzuverlässigkeit führen.

Zielsetzung

Vollständiges Verständnis der Korrelationen zwischen Prozessgas bei der Pulverherstellung, Prozessatmosphäre der AM Verfahren, heißisostatisches Pressen, der resultierenden Porosität, sowie dem resultierenden Werkstoffgefüge und den mechanischen Eigenschaften bei zyklischer Belastung.

Projektinhalte

  • Charakterisierung des Ausgangspulvers
  • Untersuchung der Auswirkung verschiedener Prozessatmosphäre in AM Verfahren auf die chemische Zusammensetzung und das Gefüge
  • Ermittlung der Grenzen des HIP-Nachverdichtens in Abhängigkeit der Ausgangsporosität und Prozessatmosphäre
  • Bewertung des Potenzials des HIP-Nachverdichtens zum Verbessern der mechanischen Eigenschaften von Proben mit unterschiedlicher Porosität und Prozessatmosphären

Förderung

  • DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft)
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