Charakterisierung fertigungsbedingter Inhomogenitäten in DED-LB/M-Strukturen sowie deren Einfluss auf lokale Phasenstabilitäten und mechanische Eigenschaften

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jonathan Lentz; Professor Dr.-Ing. Sebastian Weber
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512940050

Inhalt dieses Teilvorhaben ist die werkstoffkundliche Charakterisierung und Optimierung der aus dem drahtbasierten DED-LB-Prozess resultierenden Mikrostrukturen sowie der Identifikation von Zusammenhängen zwischen lokalen Gefügeeigenschaften und makroskopischem Verhalten unter mechanischer Belastung. Modellhaft betrachtet werden die Werkstoffe DIN EN 1.4404 und DIN EN 1.4306 sowie ein hoch interstitiell legierter, austenitischer CrMn-Stahl (high interstitial austenitic steel, HIS). Diese Werkstoffe stellen hochlegierte Fe-Basis-Systeme mit unterschiedlicher Austenitstabilität bei Raumtemperatur dar, in allen drei Fällen mit ausgeprägten Seigerungseffekten. Hinzu tritt die prozessbedingte Lagenstruktur und Zeiligkeit der Gefüge, die eine Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften zur Folge hat. Es ist daher geplant, Lastverläufe in Bauteilen mit Schweißvektoren im Fertigungsprozess und deren Einfluss auf die Gefügezeiligkeit zu korrelieren. Detaillierte mikrostrukturelle Untersuchungen von Probenkörper vor und nach einer quasi-statisch oder dynamisch aufgebrachten Belastung bilden einen experimentellen Schwerpunkt in diesem Teilvorhaben, begleitet von thermodynamischen Berechnungen lokaler Phasenstabilitäten sowie der Ableitung von Eigenschaftsverteilungskarten. Darüber hinaus wird das Postprocessing der mittels DED-LB gefertigten Bauteile betrachtet, entweder durch eine rein thermische Nachbehandlung (Vakuumwärmebehandlung) oder eine thermo-mechanische Nachbehandlung (Heiß-Isostatisches-Pressen). Das Teilvorhaben ist detailliert abgestimmt und engmaschig vernetzt mit den Arbeiten der anderen Teilvorhaben innerhalb der Forschergruppe. Das Arbeitsprogramm sowie die eingangs erwähnten Ziele tragen daher zu einer Beantwortung der Forschungsfragen der gesamten Gruppe bei.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5620: Simulationsgestützte Auslegung der fertigungsgerechten Herstellung von belastungsoptimierten Freiformbauteilen mittels Laserauftragschweißen (DED-LB/M)