Generative Fertigung von Aluminiumbauteilen für die Serienproduktion - AluGenerativ

Die Verfahrensparameter für die Herstellung von Aluminiumbauteilen durch SLM aus den Druckgusslegierungen AlSi10Mg und AlSi9Cu3 mit einer Dichte größer 99,5% werden erarbeitet. Dabei zeigte sich u.a., dass für Aluminiumwerkstoffe durch das kleinere Absorptionsvermögen und die größere Reflexion ein höherer Leistungsbedarf im Vergleich zu Stahlwerkstoffen erforderlich ist. Der Einfluss der Verfahrensparameter, Laserleistung, Scangeschwindigkeit, Vorwärmung und einer nachträglichen Wärmebehandlung auf das Gefüge und damit auf die mechanischen Eigenschaften der Bauteile wird ermittelt. In Folge des durch den SLM-Prozess erzielten feinen Gefüges sind die Werte für Dehngrenze, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und der dynamischen Festigkeit der SLM Bauteile vergleichbar oder zum Teil höher als die nach DIN EN 1706 geforderten Werte für Druckgussbauteile aus den jeweiligen Werkstoffen. Neben den zwei Druckgusslegierungen AlSi10Mg und AlSi9Cu3 werden Verfahrensparameter für dichte Bauteile aus der Aluminiumlegierung AlMgScZr (ScalmalloyRP) bestimmt. Der Werkstoff AlMgScZr (ScalmalloyRP) weist eine Kombination aus guter Korrosionsbeständigkeit und Fügeeigenschaft der AlMg-Legierung und dem guten Ausscheidungshärtungs-Verhalten von AI3Sc (+Zr) auf. Voraussetzung für den festigkeitssteigernden Effekt ist eine hohe Abkühlrate der Schmelze. Typische Bauteile sind bisher Extrusionsbauteile mit dem Meit-Spin-Verfahren. Die bisherigen Ergebnisse bestätigen den festigkeitssteigemden Effekt durch die schnellen Abkühlraten beim SLM. Das ScalmalloyRP-Legierungskonzept erlaubt (nach Abschluss weiterer Tests) erstmalig maßgeschneiderte und hochfeste Aluminiumbauteile zu fertigen, welche die Möglichkeiten der Topologie-Optimierung nutzbar machen. Bei erfolgreicher Umsetzung mittels SLM ermöglicht dies die Fertigung komplexer 3D-Bauteile aus AlMgScZr (bei Festigkeitssteigerung), was bisher nicht möglich ist. Auf Basis der aus den Grundlagenuntersuchungen gewonnenen Ergebnisse sind erste komplexe Bauteile hergestellt worden, um anhand dieser Bauteile Eignungsbewertungen dieser werkzeuglosen Fertigungstechnik für Funktionsprototypen, Kleinst- und Kleinserien heran ziehen zu können. Die Praxiserprobungen an SLM-Aluminiumbauteilen durch die Endanwender zeigen, dass die SLM Teile weitestgehend die Eigenschaften der Serienbauteile erfüllen.