Ultrafeine eutektische Legierungen für die additive Fertigung

Motivation und Ziele

Rasch erstarrte, ultrafeine Eutektika des Systems Ti-Fe werden seit mehreren Jahren intensiv erforscht. Aufgrund der hohen Kühlraten, die für die rasche Erstarrung notwendig sind, befinden sich diese Werkstoffe noch in sehr grundlegenden Entwicklungsstufen und konnten trotz der bemerkenswerten Eigenschaften bisher nur als kleine Laborproben hergestellt werden. Daher waren konkrete technische Anwendungen auch noch nicht möglich. Additive Fertigungsverfahren sind dafür ideale Fertigungsmethoden, bieten sie doch hohe und im Bauteil annähernd gleichbleibende Abkühlraten. Ziel des Vorhabens ELAM ist es, ultrafeine rasch-erstarrte Eutektika mittels SLM- und LMD-Verfahren herzustellen und die Werkstoffentwicklung von aktuell TRL 2 auf TRL 4 voranzutreiben. Ausgewählte eutektische Legierungen auf Basis von Titan und Eisen sollen für Komponenten aus der Automobil- und der Werkzeugindustrie entwickelt werden.

Wissenschaftliche Arbeiten und Lösungsweg

In dem Projekt wird die gesamte AM-Prozesskette für die Werkstoffe beider Titan/Eisen-basierter Eutektika betrachtet. Für ein Turbolader-Verdichterrad wurde das Pulverbettverfahren LPBF (laser powder bed fusion) und für eine Schneidwalze das Pulverauftragsverfahren LMD (laser metal deposition) ausgewählt. Die wissenschaftlichen Arbeiten umfassen Pulverherstellung, Legierungs- und Prozessentwicklung, Prozess- und Gefügesimulationen sowie die Werkstoffcharakterisierung. Aus Legierungen beider Systeme werden Demonstratoren (TRL 4) hergestellt und getestet. Basierend auf der Auswertung der Einsatztests wird eine wirtschaftliche Bewertung und eine Technologiebewertung vorgenommen.

Exponate