Start der Forschergruppe FOR5620 zum 01.04.2025
Neue DFG-Forschungsgruppe: FOR 5620: Simulationsgestützte Auslegung der fertigungsgerechten Herstellung von belastungsoptimierten Freiformbauteilen mittels Laserauftragschweißen (DED-LB/M)
Die additive Fertigung (AM) ermöglicht die Herstellung hochkomplexer, topologieoptimierter Bauteile durch schichtweisen Materialauftrag. Besonders im Bereich des Rapid Tooling bietet sie große Vorteile, da Bauteile ohne aufwendige Vorformen gefertigt werden können und gleichzeitig integrierte Kühlkanäle für eine präzise Temperierung realisierbar sind.
Herausforderungen bei der Verarbeitung von Werkzeugstählen: Die Verarbeitung von kohlenstoffmartensitisch-härtbaren Werkzeugstählen stellt aufgrund ihrer hohen Festigkeit, geringen Bruchdehnung und Kaltrissneigung eine besondere Herausforderung dar. Während Pulverlegierungen bereits für Verfahren wie Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) und Directed Energy Deposition (DED-LB/M) optimiert wurden, bleibt die drahtbasierte Verarbeitung problematisch, insbesondere aufgrund der hohen Materialfestigkeit. Eine vielversprechende Alternative stellt der Einsatz von Fülldrähten dar. Allerdings führt dieser Ansatz zu lokal variierenden Gefügebildungen und chemischen Inhomogenitäten, die das mechanische Verhalten beeinflussen. Besonders topologieoptimierte Bauteile sind von diesen Effekten betroffen, da sie durch die ungleiche Wärmeableitung während des Fertigungsprozesses eine heterogene Mikrostruktur mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften ausbilden.
Forschungsziel: Im Rahmen der DFG-Forschungsgruppe „Simulationsgestützte Auslegung der fertigungsgerechten Herstellung von belastungsoptimierten Freiformbauteilen mittels Laserauftragschweißen (DED-LB/M)“ wird die Gefügebildung bei der Verarbeitung von Werkzeugstahl-Fülldrähten detailliert untersucht. Durch eine Kombination aus experimentellen und simulationsgestützten Untersuchungen sollen optimierte Strategien für die Prozessführung, Temperaturregelung und Nachbehandlung entwickelt werden. Diese Erkenntnisse tragen maßgeblich zur Weiterentwicklung der additiven Fertigungstechnologien bei und eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten für leistungsfähige, wirtschaftlich hergestellte Werkzeugstähle.
