Material- und Prozessentwicklung für die additive Fertigung und Nachbearbeitung von Werkzeugen aus modifiziertem Warmarbeitsstahl

Abstract

Werkzeuge für den Aluminiumdruckguss werden überwiegend konventionell gefertigt. Dadurch sind konturnahe Kühlkanäle und komplexe innenliegende Strukturen nur eingeschränkt realisierbar. Dies führt zu längeren Zykluszeiten, erhöhten Werkzeugtemperaturen und einer begrenzten Werkzeuglebensdauer. Additive Fertigungsverfahren wie Laser Powder Bed Fusion (LPBF) bieten grundsätzlich die Möglichkeit, Werkzeuge mit optimierten Kühlkanälen und funktionsintegrierten Strukturen herzustellen. Konventionelle Warmarbeitsstähle wie H13/1.2344 sind jedoch aufgrund der hohen Abkühlraten und Temperaturgradienten im LPBF stark rissgefährdet und erfordern bislang meist hohe Vorwärmtemperaturen. Das Projektziel war die Entwicklung geeigneter LPBF-Prozessparameter für einen modifizierten Warmarbeitsstahl, der bei Vorwärmtemperaturen bis höchstens 200 °C mit hoher Dichte verarbeitet werden kann. Darüber hinaus sollte die Fertigbarkeit, Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität innerer Kühlkanäle für Werkzeuganwendungen systematisch untersucht werden.