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Vortrag

WEB Einfluss einer Variation der chemischen Pulverzusammensetzung auf die Defekttoleranz additiv gefertigter Strukturen aus AISI 316L

Donnerstag (14.05.2020)
16:35 - 16:50 Uhr Raum 2
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Die additive Fertigung (AM) bietet ein immenses Potential zur Herstellung sicherheitsrelevanter Strukturkomponenten. Um diese Fertigungstechnologie in diesem Anwendungsfeld nutzen zu können, ist jedoch eine grundlegende Kenntnis bezüglich der Ermüdungseigenschaften additiv gefertigter Werkstoffstrukturen zwingend notwendig. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass AM-Strukturen eine Vielzahl an prozessinduzierten mikrostrukturellen Defekten aufweisen. Hierbei handelt es sich vorwiegend um Poren und Bereiche fehlerhafter Materialanbindung, welche maßgeblich die Ermüdungslebensdauer bestimmen [1,2]. Folglich ist nicht nur die Ermüdungsfestigkeit des AM-Werkstoffs, sondern auch dessen Defekttoleranz von Bedeutung. In Vorarbeiten [2] konnte für AM-Strukturen aus dem austenitischen CrNi-Stahl AISI 316L eine verformungsinduzierte Austenit-α‘-Martensit-Transformation beobachtet werden, welche insbesondere an den rissinitiierenden mikrostrukturellen Defekten lokalisiert ist und die Bruchlastspielzahl NB erhöht.

Da das Ausmaß der Phasentransformation von der Austenitstabilität und folglich der ch. Zusammensetzung des Werkstoffs abhängt, wurden in der vorliegenden Arbeit zwei, nur hinsichtlich ihrer Zusammensetzung geringfügig unterschiedliche, 316L-Pulver zur Probenherstellung mittels Selective Laser Melting (SLM) verwendet. Analog zu [2] wurden zur Analyse des Wechselverformungsverhaltens Laststeigerungsversuche und hierauf aufbauend Einstufenversuche durchgeführt. Hierbei konnte bei höheren Beanspruchungen eine längere Lebensdauer der Variante mit höherer Austenitstabilität festgestellt werden, wohingegen geringere Spannungsamplituden σa zu höheren NB für die weniger stabile Zusammensetzung führten, was mit einem steigenden Ausmaß an Phasentransformation korreliert. Unter Verwendung des √area-Konzepts nach [3] konnte für die Variante mit geringerer Austenitstabilität eine höhere Defekttoleranz beobachtet werden, was auf den größeren Anteil der am Defekt vorliegenden Phasentransformation zurückzuführen ist. Da bei geringeren σa der Einfluss der Defekte auf die Lebensdauer stärker ausgeprägt ist, führt hier die größere Defekttoleranz der weniger stabilen Variante zu höheren NB. Die vorliegenden Ergebnisse demonstrieren, dass bei der Analyse von AM-Strukturen aus 316L die ch. Pulverzusammensetzung berücksichtigt werden muss.

 

1. T. Mower et al., MSEA 2016, 651: 198-213

2. B. Blinn et al., Int. J Fat. 2020, 131: 105301

3. Y. Murakami, Elsevier 2002

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Bastian Blinn
TU Kaiserslautern
Weitere Autoren/Referenten:
  • Maximilian Ley
    TU Kaiserslautern
  • Florian Krebs
    TU Kaiserslautern
  • Prof. Dr. Roman Teutsch
    TU Kaiserslautern
  • Prof. Dr. Tilmann Beck
    TU Kaiserslautern

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