Die additive Fertigung (AM) ermöglicht die Herstellung hochkomplexer, topologieoptimierter Bauteile durch schichtweisen Materialauftrag. Insbesondere im Bereich des Rapid Tooling bietet AM entscheidende Vorteile, da eine schnelle Fertigung ohne aufwendige Vorformen möglich ist. Zudem können innere Kavitäten zur Temperierung und präzisen Kühlmittelzufuhr integriert werden.
Eine Herausforderung stellt jedoch die Verarbeitung von kohlenstoffmartensitisch-härtbaren Werkzeugstählen dar. Ihre hohe Festigkeit, geringe Bruchdehnung und Kaltrissneigung erfordern angepasste Legierungskonzepte oder spezielle Prozessstrategien. Während Pulverlegierungen mittels Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) oder Direct Energy Deposition (DED-LB/M) verarbeitet werden können, gestaltet sich die drahtbasierte Verarbeitung aufgrund der hohen Materialfestigkeit als problematisch. Eine Alternative bietet der Einsatz von Fülldrähten, der jedoch Herausforderungen wie lokal variierende Gefügebildung und Elementseigerungen mit sich bringt. Besonders topologieoptimierte Bauteile zeigen durch die ungleichmäßige Wärmeableitung (Wärmestau bei filigranen Strukturen, verstärkte Ableitung bei massiven Bereichen) eine heterogene Mikrostruktur mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften.
Ziel des Teilprojektes innerhalb der DFG-Forschungsgruppe „Simulationsgestützte Auslegung der fertigungsgerechten Herstellung von belastungsoptimierten Freiformbauteilen mittels Laserauftragschweißen (DED-LB/M)“ ist die detaillierte Analyse der Gefügebildung bei der DED-LB/M-Verarbeitung von Werkzeugstahl-Fülldrähten. Durch eine Kombination von experimentellen und simulationsgestützten Untersuchungen sollen Strategien für eine optimierte Prozessführung, Temperaturregelung und Nachbehandlung entwickelt werden. Diese Erkenntnisse tragen maßgeblich zur Weiterentwicklung der additiven Fertigung bei und eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten für leistungsfähige, wirtschaftlich hergestellte Werkzeugstähle.

Kontakt:

Herr Jonathan Hann (M.Sc.)

Email: hann.fuw@uni-wuppertal.de