Allgemeinhin zeichnet sich die additive Fertigung durch ein hohes Maß an Designfreiheit und Individualisierung der realisierbaren Bauteile und Komponenten sowie Werkstoffkonzepte aus. Hier haben die Arbeiten in dem im Dezember 2021 abgeschlossenem, EFRE-geförderten Projekt „iAMnrw-Materials-M“ angesetzt. Ziel war es, nicht nur neue und innovative Legierungskonzepte für Werkstoffsysteme mit überlegenen Eigenschaften zu entwickeln, sondern die gesamte Prozesskette von der Legierungsentwicklung bis zur Generierung von Komponenten mittels pulverbett-basierter Verfahren und deren post-processing abzubilden.
Ein wesentlicher Forschungsschwerpunkt war die Entwicklung von effizienteren Rotoren in der E-Mobilität. Konventionelle, gewalzte Elektrobleche, die für die Herstellung dieser Komponenten genutzt werden, sind bezüglich des Silizium-(Si)-Gehaltes limitiert, da die Kalt(Umformbarkeit) mit steigendem Si-Gehalt signifikant abnimmt. Demzufolge kann der positive Einfluss des Siliziums auf die weichmagnetischen Eigenschaften des Werkstoffs nicht voll ausgeschöpft werden. Hier bietet die Additive Fertigung die Möglichkeit einer defektfreien Verarbeitung spröder Legierungen, wie z. B. Eisen-Silizium Legierungen mit einem Si-Gehalt von mehr als 5 Gew.-%, da keine plastische Umformung notwendig ist.
In diesem Beitrag wird die im Projekt entwickelte technische Lösung zur additiven Verarbeitung von spröden Legierungen mittels pulverbett-basiertem, selektiven Laserschmelzen vorgestellt. Als Nachweis der defektfreien Verarbeitung wurden additiv gefertigte Probekörper aus hochsiliziumhaltigen Legierungen gefertigt und der Einfluss des Siliziums auf die Mikrostruktur, die mechanischen sowie weichmagnetischen Eigenschaften analysiert.