Pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen von WC-Ni zur additiven Fertigung von verschleißfesten Werkzeugkomponenten
Die Studie zeigt, wie WC-Ni-Verbundwerkstoffe per PBF-LB/M und Sinter-HIP prozessiert werden können. Das Verfahren ermöglicht dichte, verschleißfeste Bauteile mit hoher Festigkeit und komplexem Design.
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Additiv gefertigte Spannpratze aus WC-Ni mit innenliegenden Kühlmittelkanälen; Copyright: Rheinische Hochschule Köln gGmbH -
Das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M) ermöglicht die additive Fertigung komplexer Geometrien aus Hartmetallen wie Wolframkarbid-Kobalt (WC-Co), das aufgrund seiner hohen Härte und thermischen Beständigkeit weit verbreitet für Zerspanungswerkzeuge eingesetzt wird. Der Prozess bringt jedoch Herausforderungen mit sich, wie etwa die Verdampfung der Binderphase, die Bildung spröder Phasen und unerwünschtes Kornwachstum.
In diesem Vortrag wird WC-Ni als alternatives Stoffsystem für das PBF-LB/M-Verfahren untersucht. Dafür werden zwei Prozessrouten verglichen: ein klassischer einstufiger PBF-LB/M-Prozess sowie ein zweistufiger Ansatz, bestehend aus einem energiearmen PBF-LB/M-Prozess mit anschließendem heißisostatischen Pressen (HIP). Durch die zweistufige Prozessführung konnten dichte WC-Ni-Bauteile mit feinkörniger Mikrostruktur und verbesserten mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu WC-Co unter vergleichbaren Bedingungen hergestellt werden.
Basierend auf dem entwickelten Verfahren wurden Demonstratorbauteile gefertigt und unter realen Zerspanungsbedingungen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass WC-Ni bei kontrollierter Prozessführung und geeigneter Nachbehandlung eine vielversprechende Alternative zu hochfesten und hochharten Stählen für verschleißbeanspruchte Komponenten darstellt, die sowohl Härte und Zähigkeit mit Designflexibilität kombiniert.
Vortragssprache: EN
Referent*innen (1)
Leon Engelhardt
Wissenschaftlicher Mitarbeiter,Transferzentrum Intelligente Produktionssysteme Rheinische Hochschule Köln
