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Pulverwerkstoff-Zukunft wird Realität

Additive Manufacturing bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden – z. B. Gestaltungsfreiheit, kürzere Durchlaufzeiten oder minimale Werkzeugkosten. Bisher gab es jedoch im Handel nur eine begrenzte Anzahl von Legierungen für Additive Manufacturing.

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Da die Leistungsanforderungen an die gedruckten Teile für verschiedene Anwendungen wie Werkzeugbau, Luft- und Raumfahrt und Automobilindustrie in Bezug auf mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit immer komplexer werden, müssen auch die Pulverwerkstoffe für Additive Manufacturing-Verfahren verbessert werden. voestalpine BÖHLER Edelstahl nutzt ihr umfangreiches metallurgisches Fachwissen und ihre Fertigungsmöglichkeiten, um kundenspezifische Pulver zu entwickeln, die den gewünschten Anforderungen entsprechen.

Zukunft entwickeln

Martensitaushärtende Pulver werden sehr häufig für Additive Manufacturing verwendet. Aufgrund ihres geringen Kohlenstoffgehalts ermöglichen sie eine hervorragende Verarbeitbarkeit im Laser Powder Bed Fusion (L-PBF oder auch LBM: Laser Beam Melting) Verfahren. Die Sorte 1.2709 zeigt beispielsweise eine hervorragende Kombination von Härte- und Zähigkeitswerten, ist aber nicht korrosionsbeständig. Dagegen weist die Sorte 17-4 PH eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, erreicht aber nicht die hohe maximale Härte von 1.2709. Deshalb wurde ein völlig neues Konzept für martensitaushärtenden Stahl entwickelt, das die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit von 17-4 PH und die Härte von 1.2709 vereint: das BÖHLER M789 AMPO.

Die spezielle Legierung macht es möglich

BÖHLER M789 AMPO basiert auf dem weit verbreitetem Stahl PH 13-8 Mo, der eine gute Härte bei gleichzeitig ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit erreicht. Zielsetzungen bei der Entwicklung
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Zusammensetzung verschiedener Metallpulver im Vergleich zu BÖHLER M789 AMPO.

Zusammensetzung verschiedener Metallpulver im Vergleich zu BÖHLER M789 AMPO.

von BÖHLER M789 AMPO waren die Verbindung eines hohen Härtegrads mit guter Korrosionsbeständigkeit, eine gute Druck- und Schweißbarkeit sowie eine unkomplizierte Wärmebehandlung mit minimalem Verzug. Da der zukünftige Bedarf an Kobalt durch die Batterieproduktion für die E-Mobilität steigen wird, wurde diese korrosionsbeständige martensitaushärtende Stahlsorte ohne Kobalt entwickelt.

Die Entwickler der F+E-Abteilung von voestalpine BÖHLER Edelstahl haben alles erdenkliche unternommen eine Verbesserung zu erreichen die alle Erwartungen in einer Sorte vereint. Die spezielle Legierung von BÖHLER M789 AMPO mit ihrer maßgeschneiderten chemischen Zusammensetzung erfüllt alle diese Anforderungen. Durch die Bildung von intermetallischen Ausscheidungen mit Ni, Ti, Al und Si kann eine Härte über 52 HRc bei gleichzeitig hoher Korrosionsbeständigkeit erreicht werden, die mit der von PH 13-8 Mo vergleichbar ist.

Leistung freisetzen

Druckversuche auf verschiedenen AM-Maschinen zeigten viele erfolgreiche Parameterkombinationen, wodurch das BÖHLER M789 AMPO als sehr gut druckbar eingestuft werden kann. Für die Erreichung der vollen Leistung des Materials ist eine Wärmebehandlung bestehend aus Lösungsglühen und Auslagerung notwendig. Daher wird das Lösungsglühen bei 1000° C mit einer Einwirkzeit von 1 Stunde empfohlen. Die Kühlung des Materials mit Luft ist möglich. Um eine Härte von 52 HRc zu erreichen, wird eine Auslagerungsbehandlung bei einer Temperatur von 500° C und einer Einwirkzeit von 3 Stunden empfohlen.

Die
Korrosionsbeständigkeit ist wichtig, wenn der Stahl mit aggressiven Medien in Berührung kommt, was im Kunststoffspritzguss oder in der Öl- und Gasindustrie oft der Fall ist. Zur Beurteilung des Korrosionsverhaltens wurden Prüfungen zum Lochfraßpotenzial in sauren Medien (pH=4; synthetisches Meerwasser + HCl) durchgeführt. Das BÖHLER M789 AMPO zeigt eine ähnliche Korrosionsbeständigkeit wie PH 13-8 Mo (BÖHLER N709) und eine deutlich höhere Korrosionsbeständigkeit als martensitische Edelstähle, z. B. 1.2083.

Zusammenfassung

Additive Manufacturing für die Herstellung von Prototypen sowie für Teile in kleinen oder mittleren Losgrößen hat in der Industrie Einzug gehalten. Außerdem steigen die Anforderungen an die Eigenschaften der gedruckten Teile, was Korrosionsbeständigkeit und höhere Härte angeht, stetig an. Das neue M789 AMPO von voestalpine BÖHLER Edelstahl ist eine Lösung für die Erreichung einer hohen Härte bei gleichzeitig ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit in einem Material.

Zusammensetzung verschiedener Metallpulver im Vergleich zu BÖHLER M789 AMPO.
Härtegrad und Schlagzähigkeit verschiedener Metallpulver.
Die Korrosionsbeständigkeit ist wichtig, wenn der Stahl mit aggressiven Medien in Berührung kommt, was im Kunststoffspritzguss oder in der Öl- und Gasindustrie oft der Fall ist.
BÖHLer M789 AMPO zeichnet sich durch hohe Härte bei gleichzeitiger ausgezeichneter Zähigkeit sowie hervorragender Korrosionsbeständigkeit aus und ist unkompliziert druckbar.


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Trumpf zählt zu den Maschinenpionieren im Bereich der Metall-Additiven Fertigung. Nach einem starken Einstieg im Jahr 2003 hat sich das Unternehmen aus dem Bereich zurückgezogen, um etwa zehn Jahre später ein umso fulminanteres Comeback zu feiern. Nach wie vor zählt der Maschinenbauer aus Ditzingen (D) zu den technologischen Vorreitern. Dr. Thomas Fehn, General Manager Trumpf Additive Manufacturing, schildert, wie Trumpf den Markt um die Additive Fertigung einschätzt. Das Interview führte: Georg Schöpf, x-technik
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