Entwicklung eines CrMoVW-Warmarbeitsstahls mit optimierter Schweißeignung für die additive Fertigung

Von:

Florian Konrad Bernhard Hengsbach

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Die Anwendung additiv gefertigter Werkzeugeinsätze mit konturnaher Kühlung besitzt ein großes ökonomisches und ökologisches Potenzial zur Optimierung von Warmarbeitsprozessen wie Presshärten, Druck- oder Spritzgießen. Der limitierende Faktor für die Herstellung von Werkzeugeinsätzen ist im Wesentlichen auf das begrenzten Materialspektrum zurückzuführen. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Warmarbeitsstahl mit optimierter Schweißeignung unter Einsatz des Systems Engineerings für die laserbasierte additive Fertigung entwickelt. Entlang der Prozesskette von der Metallzerstäubung bis zur Wärmebehandlung wurden Randbedingungen der jeweiligen Prozesse analysiert und vorteilhaft eingesetzt. Somit erfolgte eine ganzheitliche Anpassung des Stahls für das selektive Laserschmelzen. Zur Vorhersage der Stahleigenschaften wurde ein mechanistischer Systems-Design-Ansatz verwendet, der aus einer gezielten Auswahl an thermochemischen Modellen besteht. Die thermodynamischen Berechnungen der jeweiligen Modelle erfolgten mit der CALPHAD-Methode.