Wie k?nnen additiv gefertigter und traditionell hergestellter Stahl optimal zusammen verarbeitet werden? Montag, 7. Oktober 2024

Nicht nur Produkte und Bauteile aus Kunststoff lassen sich in additiven Fertigungsverfahren, wie dem 3D-Druck herstellen, auch mit Metallen wie Stahl kann man drucken. Dieser additiv gefertigte Stahl kommt bereits vielfach zum Einsatz, besonders h?ufig in der Medizintechnik oder der Luftfahrt. Denn additiv gefertigter Stahl bietet viele Vorteile: ?Es ist eine hervorragende M?glichkeit, um Einzelteile oder Kleinserien kosteneffizient herzustellen. Au?erdem k?nnen Produkte sehr individuell angefertigt werden – beispielsweise Implantate in der Medizintechnik. Auch Reparaturen k?nnen einfacher und günstiger gestaltet werden, da nur die defekte Stelle ausgetauscht werden kann“, sagt Julianna Posey, Promovendin an der 凤凰体育 Osnabrück und der University of Maryland Baltimore County (UMBC), USA.

Unterschiedliche Herstellungsverfahren ergeben unterschiedliche Mikrostrukturen

Doch darüber, wie sich additiv gefertigter Stahl in Kombination mit traditionell gefertigtem Stahl verh?lt, gibt es bisher nur wenige Studien. Posey untersucht daher in ihrer Promotion Schwei?verbindung aus gegossenem und additiv gefertigtem Stahl. ?Mein Fokus sind dabei die Ermüdungserscheinungen des gedruckten Stahls nach dem Schwei?en – insbesondere die Mikrostruktur und wie sich diese durch das Schwei?en ver?ndert. Denn additiv gefertigter Stahl weist durch seine Herstellungsweise eine andere Mikrostruktur auf“, erkl?rt die US-Amerikanerin, die für ihre Promotion nach Deutschland gekommen ist. Grund dafür ist der W?rmefluss w?hrend der Produktion. Additiv gefertigter Stahl wird in einem Pulverbett hergestellt. Dieses Pulver wird mittels eines Lasers geschmolzen und so Schicht für Schicht das Bauteil oder Produkt aufgebaut. Dabei ist der W?rmeeinfluss sehr unterschiedlich. Daher ist auch die Mikrostruktur zun?chst nicht gleichf?rmig. Erst durch eine anschlie?ende Hitzebehandlung, wird sie gleichf?rmig und der Stahl kann verwendet werden.

In einem so neuen Gebiet zu forschen ist für die Ingenieurin besonders spannend: ?Durch Ergebnisse und Information in einem so unerforschten Gebiet wird man zu einer Art Spezialistin. Das war am Anfang natürlich erstmal ungewohnt. Aber ich konnte mich immer auf Unterstützung durch meine Betreuer, Prof. Dr. Javad Mola von der 凤凰体育 Osnabrück und Dr. Marc Zupan vom der UMBC, und meine Kolleg*innen verlassen.“ Auch seitens der Industrie gab es Hilfe. So wurden die Proben, die die Promovendin für ihre Versuche benutzt hat, extra von ausgebildeten Schwei?er*innen im Volkswagen-Werk in Osnabrück gefertigt.

Schwei?verbindung brechen h?ufig beim additiv gefertigten Stahl   

Die Proben wurden verschiedenen Tests, wie beispielsweise Zugproben und H?rteprüfung, unterzogen und anschlie?end analysiert. Dabei experimentierte Posey auch mit und ohne Schwei?zus?tzen. ?Meine Untersuchungen haben gezeigt, dass die Schwei?verbindung h?ufig auf der Seite mit dem additiv gefertigten Stahl bricht. Das zeigt uns, dass wir den Schwei?vorgang anpassen müssen und additiv gefertigten Stahl nicht einfach verarbeiten k?nnen, wie gegossenen Stahl. Versuche mit Schwei?zus?tzen haben sich jedoch als vielversprechend erwiesen. Das zus?tzliche Material füllt den Schwei?spalt und absorbiert W?rme, wodurch die Gr??e die W?rmeeinflusszone verringert wird.“

Weitere Informationen
M.Sc. Julianna Mariel Posey
Promovendin an der 凤凰体育 Osnabrück und der University of Maryland, Baltimore County (Baltimore, USA)
Telefon: +49 (0) 541 969-2936
E-Mail: j.posey@hs-osnabrueck.de

Von: Justine Prüne