AddKoSt - Additive Fertigung kohlenstoffreicher Stähle mittels Laser-Powder Bed Fusion

Das konventionelle Herstellungsverfahren für Werkzeughalter, -grundkörper und -spannmittel liegt in der spanenden Fertigung. Individuell auf den Fertigungsprozess angepasste Werkzeugkörper gewinnen durch die steigenden Anforderungen an Ressourceneffizienz, Fertigungszeit und Teilequalität zunehmend an Bedeutung.

Durch die additive Herstellung können Werkzeugkörper mit optimierten Kühlmittel-Zufuhrkonzepten, adaptierten Material- und Struktureigenschaften oder optimierter Gestaltung einzelner makrogeometrischer Ausprägungen am Werkzeug leistungsfähiger ausgelegt werden. Zudem können durch die endkonturnahe Fertigung Kosten und Entwicklungszeiten für Prototypen und Sonderwerkzeuge reduziert werden.

Die Erweiterung des Materialspektrums für den L-PBF-Prozess um die Materialklasse der Werkzeugstähle, die in der konventionellen Fertigung standardmäßig verwendet werden, ist für die Werkzeugtechnik von außerordentlichem Interesse.

Forschungsgegenstand des durch die AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Gemein¬schaftsforschung) geförderten Forschungsprojekts AddKoSt ist die Optimierung der mittels L-PBF erzeugbaren Gefüge aus kohlenstoffreichem Werkzeugstahl zur additiven Herstellung von Werkzeughaltern, -grundkörpern und -spannmitteln. Die Verarbeitung kohlenstoffreicher Werkzeugstähle mittels L-PBF ist durch die Bildung thermisch induzierter Eigenspannungen sowie die Eigenspannungsbildung durch martensitische Umwandlungen bei niedrigeren Temperaturen (<400°C) und der damit verbundenen Kaltrissneigung problematisch. Dies macht eine additive Verarbeitung unter erhöhter Temperatur und einen angeschlossenes Post Processing notwendig. Ziel dieses Vorhabens ist eine ganzheitliche Betrachtung der Prozesskette aus L-PBF und Post Processing, um den Aufwand für die thermische Nachbehandlung und mechanische Endbearbeitung zu minimieren. Neben einer gezielten Beeinflussung der Gefügebildungsprozesse durch eine angepasste Temperatur¬führung im L-PBF Prozess liegt ein Schwerpunkt auf topologischen und geometrischen Aspekten, wie der Oberflächengüte sowie der Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit. In Einsatz¬tests werden applikationsoptimierte Werkzeugdemonstratoren untersucht.

Die Projektbeantragung und -durchführung wird unterstützt durch den Arbeitskreis Präzisions¬werkzeuge des VDMA. Ein projektbegleitender Ausschuss mit 16 Industrie¬unternehmen sichert die praxisrelevante Ausrichtung der Forschungsarbeiten. Die Arbeiten werden gemeinsam mit dem Lehrstuhl Werkstofftechnik der RUB (Ruhr-Universität Bochum) durchgeführt.

Projektname:
„AddKoSt“ - Additive Fertigung kohlenstoffreicher Stähle mittels Laser-Powder Bed Fusion

Projektträger:
AiF Projekt GmbH (Projektträger des BMWi)

Förderprogramm:
Industrielle Gemeinschaftsforschung (IGF)
  
Projektform:
Kooperationsprojekt
  
Forschungseinrichtungen:
iWFT der RFH Köln gGmbH
LWT der Ruhr-Universität Bochum
  
Projektzeitraum:
01.01.2021 - 31.12.2022

Kontakt:
Sarah Moritz M.Eng. (Wissenschaftliche Mitarbeiterin)
Raum: V5-203
Telefon: 0221 54687-9045
E-Mail: sarah.moritz@rfh-koeln.de
Prof. Dr.-Ing. Martin Reuber (Projektleitung)
Telefon: 0171 5473441
E-Mail: reuber@rfh-koeln.de