Hochschule Osnabrück
Monel 400 ist eine korrosionsbeständige NiCu-Basislegierung, welche in zahlreichen industriellen Anwendungen zum Einsatz kommt. So werden gas- und flüssigkeitsführende Rohrleitungen in Kraftwerken und Förderanlagen, Pumpenwellen und Laufräder in maritimen Umgebungen sowie Wärmetauscher in der chemischen Industrie aus diesem Werkstoff hergestellt. Die konventionelle Fertigung stößt hierbei teilweise an ihre Grenzen, weshalb die Additive Fertigung von Monel 400 große Potenziale verspricht. Zwar sind bereits zahlreiche Verfahren zur Gasverdüsung und dem Laser-Pulverbett-Schmelzen (laser powder bed fusion: LPBF) von Metallen bekannt, für Monel 400 fehlt es an dieser Stelle jedoch an einem stringenten Ablauf, der den Herstellungsprozess ganzheitlich betrachtet. Um Eigenschaften wie in Gussteilen erreichen und gleichzeitig die unbegrenzte Komplexität additiv gefertigter Geometrien ausnutzen zu können, muss eine solche Routine entwickelt werden. Hierfür wird druckbares Pulver durch Gasverdüsung hergestellt und ein statistischer Versuchsplan (Design of Experiments: DoE) für den LPBF-Prozess entworfen. Die softwaregestützte DoE ermöglicht eine komplexe Parameteroptimierung, die zu Verbesserungen der relativen Dichte von additiv gefertigtem Monel 400 von über 99,5 % führt. Gefügeanalysen mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) lassen auf die Besonderheiten des LPBF-Prozesses sowie konkrete Unterschiede zum konventionell gefertigten Bauteil schließen. Zur vollständigen Vergleichbarkeit wird eine Ermittlung der mechanischen Eigenschaften im Zugversuch und bezüglich der Eindringhärte unternommen.
Abstract
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