Schlussbericht zum Teilprojekt "Additive Fertigung von hocheffizienten Wärmetauschern für Wasserstoff-Elektrolyseure" im Projekt "ADDAX"

Abstract

Bei den additiven Fertigungsverfahren steht das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBFLB) an der Schwelle zum Einsatz in der industriellen Serienfertigung, da es anknüpfend an den langjährigen Einsatz im Prototypenbau im Bereich der Kleinserienfertigung für Motorsportkomponenten sowie für Ersatzteile ein zunehmend etablierendes Verfahren darstellt. Ein weitergehender Einsatz in der Serienproduktion der Automobilindustrie gewinnt insbesondere im Premiumsegment und bei spezifischen Bauteilen in Derivaten der Baureihen mehr und mehr an Relevanz. Das PBF-LB-Verfahren ist generell nicht als isoliertes Verfahren zu sehen, sondern ist immer Bestandteil einer Prozesskette, die von der Pulverbereitstellung über das Bauteildesign, den eigentlichen PBFLB- Prozess bis hin zur Nachbearbeitung reicht, die meist mittels spanender Fertigungsverfahren erfolgt. Um Prozesssicherheit zu gewährleisten und Ausschuss sowie den Aufwand der Nachbearbeitung zu senken ist es zwingend nötig thermische Eigenspannungen zu adressieren. Im Rahmen des Teilvorhabens wurden am IZFP sensorische Lösungen zur Prozessüberwachung im PBF-LB untersucht. Für den Prozess wurde Pulver aus H13 Stahl verwendet, der auf Grund der prozessspezifischen Temperaturgradienten zu spannungsinduzierender Phasenbildung neigt. Hauptaugenmerk lag auf der Inline-Detektion austenitischer Phasenbestandteile direkt nach dem einbringen einer Schicht im additiven Prozess, die Ursache für die Ausbildung von Eigenspannungen im Bauteil sind. Durch gezieltes Detektieren der der gebildeten Phasenanteile sollten im Prozess eine direkte Nacharbeitung von kritischen Bereichen vor einbringen einer weiteren Schicht ermöglicht werden. Übergeordnetes Ziel ist somit die Eigenspannungsfreie Herstellung eines praxisnahmen Bauteils. Die Ergebnisse der einzelnen Arbeitspakete werden in der eingehenden Darstellung ausgeführt.