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Analyse der prozessinduzierten Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehung in einer WAAM-gefertigten Materialgradierung

Additive Fertigungsverfahren ermöglichen neben einer Topologieoptimierung die Verarbeitung unterschiedlicher Materialien in einem Bauteil, was eine lokale Werkstoffgradierung und somit eine anwendungsangepasste Verteilung der Materialeigenschaften ermöglicht. Um dieses Potential zu nutzen, ist eine tiefgreifende Kenntnis über die aus einer Gradierung resultierende Mikrostruktur und deren Einfluss auf die lokalen Eigenschaften erforderlich.

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Produktdetails
Beschreibung

Vor diesem Hintergrund wurden im Rahmen dieses Vorhabens, welches zum TRR 375 „HyPo“ gehört, aus den CrNi-Stählen 316L und 17-4PH gradierte, mittels WAAM hergestellte Proben hinsichtlich der lokalen Verteilung der elektrischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften untersucht. Während die Messung des elektrischen Widerstands an einem hierfür entwickelten Prüfstand segmentweise in der Probemessstrecke erfolgte, wurden die magnetischen Phasenanteile mittels Feritscope und die mechanischen mittels zyklischer Indentation bestimmt. Um diese Eigenschaften mit der zugrundeliegenden Mikrostruktur zu koppeln, erfolgten zudem Mikrostrukturanalysen mit besonderem Fokus auf der Verbindungszone.

Beim Übergang von 316L zu 17-4PH wurde ein kontinuierlicher Anstieg der Härte zusammen mit einer Zunahme des magnetischen Phasenanteils und des elektrischen Widerstands beobachtet. Dieser Eigenschaftsgradient korreliert mit dem mikrostrukturellen Übergang von einem grobkörnigen austenitischen zu einem feinkörnigen Gefüge, welches martensitische, austenitische und δ-ferritische Phasenanteile aufweist. Zudem konnte in hieran aufsetzenden Zug- und Ermüdungsversuchen eine Veränderung des lokalen Verformungsverhaltens beobachtet werden, was sich ebenfalls in lokal unterschiedlichen Änderungen der elektrischen und magnetischen Eigenschaften widerspiegelt.

Artikelnummer: ADD-2025-682

Titel: Analyse der prozessinduzierten Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehung in einer WAAM-gefertigten Materialgradierung
Autor(en): M. A. Hoffmann, B. Blinn, T. Beck, M. Faßhauer, T. Hassel
DOI: 10.48447/ADD-2025-682
Veranstaltung: DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung 2025
Jahr der Veröffentlichung: 2025
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache: Deutsch
Stichwörter: Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM),Gradierung,Mikrostruktur,Sensorik

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Autor(en): J. Schubnell, M. Köhler, I. Varfolomeev, J. Baumgartner

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