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Vortrag

Verständnis für die Entstehung des Gefüges bei additiv gefertigten Wolframkarbid-Kobalt-Hartmetallen

Freitag (23.09.2016)
11:10 - 11:30 Uhr Hörsaal B
Bestandteil von:


Immer komplexer werdende Anwendungen in der Hochleistungszerspanung erfordern zunehmend Werkzeugträger mit einem, im Vergleich zu bestehenden Stahlbauteilen, herausragenden Eigenschaftsprofil. Hartmetalle bieten wegen ihrer hervorragenden Materialeigenschaften hinsichtlich E-Modul, Härte und Verschleißbeständigkeit, verglichen mit Stahl, eine überlegene Steifigkeit, Belastbarkeit und Maßhaltigkeit. Gerade wegen dieser Eigenschaften sind Grundkörper aus Hartmetallen in der konventionellen, spanenden Fertigung jedoch sehr teuer und eingeschränkt in ihrer geometrischen Gestaltung.


Additive Herstellungsverfahren wie die pulverbettbasierte Fertigung (Powder-Bed-Fusion, PBF) können die Fertigung von Werkzeugen für die spanende Bearbeitung aus Hartmetallen revolutionieren. Hohe Gestaltungsfreiheiten in der Formgebung (Stegstrukturen statt Massivstruktur) und die Integration von Funktionseigenschaften (z.B. konturfolgende Kühlkanäle) in Werkzeugträger werden möglich. Weiterhin birgt die additive Fertigung von Hartmetallen als alternative Methode hohes Potenzial im Hinblick auf konstruktive Freiheitsgrade sowie Gewichts- und Ressourceneinsparung. Es fallen z.B. keine höheren Rohstoffkosten an, da konventionelle Hartmetallpulver als Grundstoff eingesetzt werden können.


Im Vergleich zur konventionellen Herstellung von Hartmetallen über Pressen und Flüssigphasensintern erfolgt die Gefügeenstehung bei der additiven Herstellung mittels Powder-Bed-Fusion (PBF) in der sehr kurzen Einwirkzeit des Laserstrahls auf eine einzelne Pulverschicht. Es werden hier neben der kurzen Bestandzeit der Flüssigphase auch wesentlich höhere Temperaturen erreicht, die einen signifikanten Einfluss auf die Dichte und das Gefüge der gefertigten Bauteile haben. Zusätzlich zum Einfluss der Prozessparameter während des PBF zeigen die entstehenden Gefüge auch eine empfindliche Abhängigkeit von der Zusammensetzung und der Qualität der eingesetzten Ausgangsstoffe.


Anhand materialographischer Methoden werden die Einflüsse der additiven Fertigungsmethode auf die Gefügeentstehung von WC-Co-Hartmetallen erläutert. . Im Abgleich mit konventionell hergestellten Hartmetallen wird der signifikante Unterschied in der Gefügeausbildung auch im 3-dimensionalen Raum verdeutlicht.

 

Sprecher/Referent:
Tim Schubert
Hochschule Aalen - Technik und Wirtschaft
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Timo Bernthaler
    Hochschule Aalen
  • Prof. Dr. Gerhard Schneider
    Hochschule Aalen
  • Dr. Dirk Sellmer
    MAPAL Dr. Kress KG
  • Matthias Schneider
    MAPAL Dr. Kress KG

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