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maschine+werkzeug 07/2012

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Beschichtung belasteter Teile

Additive Fertigung – Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der TU München hat im Rahmen des von der bayerischen Forschungsstiftung geförderten Forschungsverbundes For-Layer das additive Fertigungsverfahren Strahlschmelzen zur Multimaterialverarbeitung weiterentwickelt.

Multimaterialverarbeitung

Die Flexibilität der Strahlschmelzverfahren ist nicht nur durch die oben angedeutete Formvielfalt gegeben, sondern auch über die Vielzahl der verarbeitbaren Materialien. Durch die Entwicklung eines flexiblen Auftragsmoduls sowie die Modifikation des Fertigungsprozesses können mehrere Materialien je Schicht aufgetragen und zu einem vollwertigen Multimaterialbauteil kombiniert werden. Dieses bislang ungenutzte Potenzial zur Steigerung der Ressourceneffizienz wurde in im Forschungsprojekt Hybri-Lay herausgearbeitet. In Abbildung 4 ist ein exemplarischer Multimaterialkörper, bestehend aus Warmarbeitsstahl (1.2709) sowie einer Hartmetallbeschichtung (WC/Co), abgebildet.

Ein wesentlicher Punkt ist die flexible Beschichtung von hochbelasteten Bauteilen und Werkzeugen. Durch den schichtweisen Aufbau ist es möglich, auch schwer zugängliche beziehungsweise innenliegende Oberflächen mit einer Schutzschicht zu versehen. Die aus dem Schichtbauprinzip resultierende hohe Zugänglichkeit ermöglicht es, auch innenliegende oder schwer zugängliche Funktionsflächen, sowohl von Bauteilen als auch von Werkzeugen, zu beschichten.

Der verminderte Werkzeugverschleiß führt sowohl zu einer verbesserten Produktqualität als auch zu einer erhöhten Werkzeugverfügbarkeit und zu reduzierten Instandhaltungskosten. Die multimaterielle, additive Fertigung bietet somit großes Potenzial für eine ressourceneffiziente Produktion. Durch die hohe geometrische Gestaltungsfreiheit der generativen Fertigungsverfahren, gepaart mit der Materialflexibilität je Bauteil, können die Anforderungen an die Produktionstechnik gemeistert werden. Komplexe und funktionsoptimierte Bauteile und Werkzeuge sind durch dieses Fertigungsverfahren wirtschaftlich realisierbar.

www.iwb-ausgburg.de

  • Prozessablauf des Strahlschmelzprozesses. Dieser Prozessablauf wird sequenziell so lange wiederholt, bis das fertige Bauteil aus der Anlage entnommen werden kann.

    Prozessablauf des Strahlschmelzprozesses. Dieser Prozessablauf wird sequenziell so lange wiederholt, bis das fertige Bauteil aus der Anlage entnommen werden kann.

  • Minimierte Massen durch Strukturleichtbau, Optimierung von Spritzgusszyklen durch konturnahe und strömungsoptimierte Kühlkanäle sowie Funktionsintegration anhand zweier Spiralfedern.

    Minimierte Massen durch Strukturleichtbau, Optimierung von Spritzgusszyklen durch konturnahe und strömungsoptimierte Kühlkanäle sowie Funktionsintegration anhand zweier Spiralfedern.

  • Exemplarisches Multimaterialbauteil, bestehend aus Warmarbeitsstahl (Substrat) und Hartmetall (Beschichtung).

    Exemplarisches Multimaterialbauteil, bestehend aus Warmarbeitsstahl (Substrat) und Hartmetall (Beschichtung).

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