WO2020177976A1 - Metallische materialzusammensetzung für additiv hergestellte teile - Google Patents

Metallische materialzusammensetzung für additiv hergestellte teile Download PDF

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Maximilian Bronner
Axel Wittig
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Kolibri Metals Gmbh
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • Claim 1 is known, for example, in the subject matter of DE 100 39 144 C1 or WO2002 / 11928 A1. There a method for the production of precise components by laser melting or laser sintering of a powder material is described. It is suggested there that
  • Metal powder mixtures with 3 components can be produced.
  • the aim is to increase the melting temperature of the finished component.
  • the cited publication provides that iron and other powder constituents are used as the main component of the metallic powder composition and are present in elemental, pre-alloyed or partially pre-alloyed form.
  • the main component iron in the powder mixture is supplemented by further powder elements, which are added individually or in any combination, e.g.
  • the invention relates to a method for producing precise components according to the preamble of the main claim.
  • the invention is therefore based on the object of a metallic one
  • SLM additive 3D laser melting
  • SLS laser sintering
  • FDM / melt layering fused deposition modeling
  • the invention is characterized by the technical teaching of the independent claims.
  • Binder jetting is an additive manufacturing process in which powdered starting material is bonded with a binder at selected points in order to create workpieces.
  • Fused Deposition Modeling FDM; German: Schmelz harshung
  • FFF Fused Filament Fabrication
  • Combination with each other can be used to produce a metallic workpiece.
  • a known metallic material composition for the additive manufacture of steel the composition according to DIN standard 1.3343 is mentioned, a powdered base material being used in a preferred embodiment according to the invention. So far, however, in the SLM The only known technique is to powder all metal materials that are defined in DIN standards and process them in the 3D printer, which, however, led to inadequate workpiece qualities. The invention therefore takes advantage of the SLM method or that
  • SLS Laser sintering
  • FDM fused deposition modeling
  • this is a ceramic one
  • Powder composition sold under the designation XW0625.
  • the invention therefore relates to all of the following areas of application, namely SLM (laser melting) and / or SLS (laser sintering) and / or
  • the ceramic powder is mixed with up to 15% M-% with the steel powder and then processed in the SLM or SLS and / or laser deposition welding and / or FDM and / or binder jetting method.
  • the term “ceramic” used here is synonymous with the term “carbide”.
  • the powder composition XW0625 can be referred to as both a ceramic and a carbide powder composition
  • the advantage of the invention is that due to the material composition in the molten workpiece there is now a matrix of molten steel in which unmelted ceramic particles are embedded. Preferably 1/6 of the volume of the molten steel is evenly interspersed with ceramic particles.
  • Ceramic has a very high hardness but poor toughness. His
  • the high hardness comes from embedded ceramic particles.
  • the high toughness comes from the metal and the invention uses the advantages of hard metal in the mixture, namely the hardness of ceramic with the toughness of steel, so that both properties are combined in one material.
  • Tungsten carbide is a metal matrix composite made of cobalt and carbides and carbides are also to be regarded as ceramic materials.
  • the cobalt is approximately 15% in the hard metal and the ceramic or carbides are 85% of the mass.
  • the comparison with hard metal is merely an analogue, which means that in the present invention no hard metal is added and no hard metal particles either, but only a comparison is made that a steel refined with hard metal also receives the required positive properties , just as in the present invention, the steel powder also has the superior properties when mixed with ceramic powder.
  • the invention claims, inter alia, protection of the following subjects alone or in any arbitrary manner
  • DIN 1.45XX preferred but not limited to DIN 1.4562
  • DIN 1.27XX preferred but not limited to DIN 1.2709
  • DIN 3.23XX preferred but not limited to DIN 1.2383
  • a first preferred embodiment relates to the technical teaching of claim 1 and claims a
  • a second preferred embodiment relates to the technical teaching of claim 2 and claims a
  • a powder material which consists of a mixture of at least two powder elements, the powder mixture being formed by the main component titanium powder and further powder alloy elements that are in elemental, pre-alloyed or partially pre-alloyed form, the powder elements each individually or in any combination in the following amounts according to the standard DIN EN 10027-2 No. 3.7165 with the short name Titan Grade 5 are added:
  • powder alloy is created from these powder elements, with the following powder elements in elemental, alloyed or pre-alloyed form, each individually or in any combination being added to the alloy:
  • a third embodiment relates to the technical teaching of claim 3 and claims a
  • High-performance cutting tools dies and punches
  • Forming and bending tools by laser melting or laser sintering of a powder material consisting of a mixture of at least two powder elements, the powder mixture being formed by the main constituent iron powder and further powder alloy elements which are in elemental, pre-alloyed or partially pre-alloyed form, the powder elements each for yourself or in any
  • Composition C 1 55 / Si 0.4 / Mn 0.3 / Cr 11, 8 / Mo 0.75 / V 0.82 or other chromium-nickel steels are added, especially if the chemical composition shows the following indicators:
  • a fourth embodiment relates to the technical teaching of claim 4 and claims a Process for the production of precise components from austenitic stainless steel 1.4404 (316L) with good acid resistance, preferably for chemical apparatus construction, in sewage treatment plants and in the paper industry, for mechanical components with increased demands on the
  • a fifth embodiment relates to the technical teaching of claim 5 and claims a
  • Powder elements consists, the powder mixture through the
  • the main constituent is iron powder and other powder alloy elements that are in elementary, pre-alloyed or partially pre-alloyed form, with the powder elements each individually or in any combination in the following quantities in accordance with the standard DIN EN 10027-2 No. 1.4562 with the EN material short name X1 NiCrMoCu32 -28-7 are added:
  • a sixth embodiment relates to the technical teaching of claim 6 and claims a
  • Cutting tools as high-speed steel with high toughness and good cutting performance or cold forming tools, in particular
  • High-performance cutting tools dies and punches
  • Pressing tools for the ceramic and pharmaceutical industry Cold rolling for multi-roll stands; Forming and bending tools by laser melting or laser sintering or laser deposition welding or FDM or binder jetting of a powder material that consists of a mixture of at least two
  • Powder elements consists, the powder mixture through the
  • the main constituent is iron powder and other powder alloy elements, which are in elemental, pre-alloyed or partially pre-alloyed form, the powder elements each individually or in any combination in the following amounts in accordance with the standard DIN EN 10027-2 No. 1.3343 with the short name HS6-5- 2C or other chrome-nickel steels can be added, especially if the chemical composition shows the following indicators:
  • Chromium in the range between 3.80 and 4.50 mass%, 6.4 manganese less than 0.40 mass%,
  • 6.11 carbon in the form of diamond powder in the range between 1.15 to 50 mass%, preferably 15 mass%
  • a seventh embodiment relates to the technical teaching of claim 7 and claims a
  • Cutting tools as high-speed steel with high toughness and good cutting performance or cold forming tools, in particular
  • High-performance cutting tools dies and punches
  • Pressing tools for the ceramic and pharmaceutical industry Cold rolling for multi-roll stands; Forming and bending tools by laser melting or laser sintering or laser deposition welding or FDM or binder jetting of a powder material that consists of a mixture of at least two
  • Powder elements consists, the powder mixture through the
  • the main constituent is iron powder and other powder alloy elements that are in elemental, pre-alloyed or partially pre-alloyed form, the powder elements each individually or in any combination in the following amounts in accordance with the standard DIN EN 10027-2 No. 1.3343 with the Short names HS6-5-2C or other chrome-nickel steels are added, especially if the chemical composition shows the following key figures:
  • composition according to DIN 1.3343 used according to the following table:
  • Tempering 540-560T at least 2xlh or n tempering sign
  • Table 1 In a preferred embodiment of the present invention it is provided that the substances specified in Table 1 are now present in a powdery admixture in a weight proportion of 85% and that for this admixture an essentially ceramic powder
  • Material composition is admixed in a range from about 10% to 50%, with admixture value of 15% being preferred.
  • the preferred feature of the invention is therefore that the ceramic powder materials specified in Table 2 are mixed in the above-mentioned preferred admixture range (in percent by weight) of the metallic powder mixture according to Table 1, and ultimately results in a composite powder material that is thus superior
  • Diamond powder and / or a powdery carbide powder can be added. And far if the boron nitride and / or carbide and / or diamond powder bodies used have a cubic shape (CBN) and / or a broken shape with a grain size in the range between 1 to 40 micrometers. And furthermore, the melting temperature of the ceramic and / or carbidic powder composition used is well above the melting temperature of the metallic powder compositions and that in the SLM process or SLS or SLM process or laser build-up welding or FDM or binder jetting only the metallic powder compositions are melted
  • FIG. 1 a schematic process sequence in the laser melting process
  • FIG. 2 a schematic sectional view through a workpiece manufactured using the SLM process
  • FIG. 3 an illustration roughly the same as FIG. 2.
  • Table 3 Illustration of the powder composition made of the material 1.3343 in conjunction with a ceramic powdery additive mixture
  • Table 3A shows the powder composition obtained from Table 3 with details of the ranges of the admixture, with minimum admixture values being indicated in a sub-table and maximum admixture values indicated in a further sub-table.
  • Tab. 4 Representation of the powder composition from the material 3.7165 in connection with a ceramic powdery additive mixture.
  • Table 4A the powder composition obtained from Table 4 with details of the range of admixture, with minimum admixture values being indicated in a sub-table and maximum admixture values indicated in a further sub-table.
  • Tab. 5 Representation of the powder composition from the material 1.2379 in connection with a ceramic powdery additive mixture.
  • Table 5A the powder composition obtained from Tab. 5 with details of the range of admixture, with minimum admixture values being indicated in a sub-table and maximum admixture values indicated in a further sub-table.
  • Tab. 6 Representation of the powder composition made of the material 1.4404 in connection with a ceramic powdery additive mixture.
  • Table 6A the powder composition obtained from Table 6 with details of the range of admixture, with minimum admixture values being indicated in a sub-table and maximum admixture values indicated in a further sub-table.
  • Tab. 7 Representation of the powder composition from the material 1.4562 in connection with a ceramic powdery additive mixture.
  • Table 7A the powder composition obtained from Table 7 with details of the range of admixture, with minimum admixture values being indicated in a sub-table and maximum admixture values indicated in a further sub-table.
  • Tab. 8 Representation of the powder composition from the material 1.3343 in connection with a diamond powdery additive mixture.
  • Table 8A The powder composition obtained from Table 8 with details of the range of admixture, with minimum admixture values being indicated in a sub-table and maximum admixture values indicated in a further sub-table.
  • Tab. 9 Representation of the powder composition from the material 1.3343 in
  • FIG. 1 generally shows a powder composition which consists of a metal powder composition 2 which is stored in a first container 1.
  • a ceramic powder composition 4 according to the invention is provided in a further container 3, which in a homogenization machine 6 becomes a
  • Powder mixture 5 is mixed together and homogenized.
  • the finished powder mixture 5 is fed to a 3-D laser melting machine 20 with the belt 7, where it is poured into a tank 8
  • a material beam 10 is now directed from the tank 8 in the direction of a building plate 13 and at the same time this material composition is irradiated with the laser beam 11 by a laser gun 9, so that a vertically built-up layer structure 12 results.
  • each layer can be 40 micrometers thick.
  • the invention is not restricted to this. Others can
  • Layer thicknesses are used, it being preferred that the individual layers merge homogeneously with one another and form a uniform
  • the workpiece 14 produced in a layered structure is shown schematically in FIG. 2 and, according to the invention, its main component consists of a matrix material 15, which is the metallic base material
  • Metal powder composition 2 corresponds, with the ceramic particles 16 in the composite material of the matrix material now
  • Ceramic powder composition 4 are melted uniformly.
  • the density of the ceramic particles in the matrix material 15 is in the range from 1.0 to 5.0, but preferably 3.80 g / cm 3 .
  • the particles can be both spherical, i. be embedded in a ball, cone or other ball-like shape, but they can also be provided as broken particles that are even better flattened and bonded in the metal material.
  • Such a workpiece 14 is shown, for example, in FIG. 3, which is designed as a material stamp 17, for example.
  • the sectional view 18 shows only schematically the material structure in
  • any other metallic workpieces 14 with the superior properties can be produced, e.g. Inserts for tools, inserts for drills, wearing parts in the
  • the invention is accordingly used in all areas where it is a matter of using particularly hard and wear-resistant metal parts which, however, are easy to machine.
  • the basic properties (hardness, toughness, rigidity, Bending fatigue strength) of the metal material used is changed, this has the advantage that only insignificantly changed conditions of use have to be taken into account during processing and use.
  • a hard metal-like material is produced, the abrasiveness of which is significantly increased.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.27XX insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 zugegeben werden, wobei im Verlaufe des Lasersinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: Wolfram im Bereich zwischen 35, 10 und 0,7 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23 M.-%, O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,1 M.-%.

Description

Metallische Materialzusammensetzunq für additiv herqestellte Teile
Eine metallische Materialzusammensetzung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 ist beispielsweise in dem Gegenstand der DE 100 39 144 C1 oder der W02002/11928 A1 bekannt geworden. Dort wird ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials beschrieben. Dort wird vorgeschlagen, dass
Metallpulvermischungen mit 3 Komponenten hergestellt werden. Das Ziel ist, die Erhöhung der Schmelztemperatur des fertigen Bauteiles zu erreichen.
Bei Erreichung dieses Ziels sieht die genannte Druckschrift vor, dass als Hauptbestandteil der metallischen Pulverzusammensetzung ein Eisen und weitere Pulverbestandteile verwendet werden, in elementarer, vorlegierter oder in teilweise vorlegierter Form vorliegen. Der Hauptbestandteil Eisen in der Pulvermischung wird ergänzt durch weitere Pulverelemente, die einzeln oder in beliebiger Kombination zugegeben werden, wie z.B. die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es ist anerkannt, dass die Zumischung dieser Materialien in den angegebenen Zumischungsbereichen durchaus zu einer Erhöhung der Schmelztemperatur des fertigen Bauteiles führt. Allerdings wird durch die Zumischung der oben genannten Komponenten nicht unbedingt und zwangsläufig die Härte des damit hergestellten Werkstückes verbessert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde eine metallische
Materialzusammensetzung für das additive 3D-Laserschmelzen (SLM) oder das Lasersintern (SLS) oder das Auftragsschweissen oder das Binder Jetting oder das Fused Deposition Modeling (FDM / Schmelzschichtung) der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass eine verbesserte Härte und eine verbesserte Abrasivität des damit hergestellten Werkstückes erreicht wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre der unabhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
Wenn in der folgenden Beschreibung Anwendungsbeispiele beschrieben werden, welche das Laserschmelzen (SLM) betreffen, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Dies erfolgt lediglich der einfacheren
Beschreibung wegen. Alle Ausführungen, in denen die Anwendung des SLM- Verfahrens beschrieben ist, gelten in analoger Weise auch für das Lasersintern (SLS) oder das Laser-Auftragsschweissen oder das Binder Jetting oder das Fused Deposition Modeling (FDM / Schmelzschichtung) ohne dass dies explicit erwähnt ist.
Das Binder Jetting (auch 3D-Drucken) ist ein additives Fertigungsverfahren, bei dem pulverförmiges Ausgangsmaterial an ausgewählten Stellen mit einem Binder verklebt wird, um so Werkstücke zu erzeugen. Fused Deposition Modeling (FDM; deutsch: Schmelzschichtung) oder Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet ein Fertigungsverfahren aus dem
Bereich des 3D-Drucks, mit dem ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff oder auch - in neueren Technologien - aus geschmolzenem Metall aufgebaut wird.
Die genannten fünf Verfahren können einzeln oder in jeder beliebigen
Kombination untereinander zur Herstellung eines metallischen Werkstücks verwendet werden. Als Beispiel für eine bekannte metallische Materialzusammensetzung zur additiven Herstellung eines Stahls wird die Zusammensetzung nach DIN-Norm 1.3343 genannt, wobei erfindungsgemäß in einer bevorzugten Ausführung ein pulverisiertes Grundmaterial genommen wird. Bisher war es jedoch in der SLM- Technik nur bekannt, alle Metall-Materialien, die in DIN-Normen definiert sind zu verpulvern und im 3D-Drucker zu verarbeiten, was jedoch zu ungenügenden Werkstück-Qualitäten führte. Die Erfindung nutzt deshalb den Vorteil des SLM-Verfahrens oder das
Lasersintern (SLS) oder das Auftragsschweissen oder das Binder Jetting oder das Fused Deposition Modeling (FDM / Schmelzschichtung), durch die
Hinzufügung spezieller Pulverzubereitungen die herkömmliche
Pulverzubereitung zu verbessern, in dem bestimmte Partikel hinzugefügt werden, die man konventionell z.B. im Stangenpresswerk nicht hinzufügen kann. In einer bevorzugten Ausführung ist dies eine keramische
Pulverzusammensetzung, die unter der Bezeichnung XW0625 vertrieben wird.
Würde man in einen herkömmlichen Schmelztiegel Stahl und Keramik füllen und das Gemisch auf Schmelztemperatur erhitzen, würde die Keramik oben und der Stahl unten schwimmen und es könnte kein gleichmäßiges Gefüge im daraus gegossenen Werkstück erreicht werden.
Die Erfindung betrifft deshalb alle nachfolgenden Anwendungsbereiche, nämlich SLM (Laserschmelzen) und/oder SLS (Lasersintern) und/oder
Laserauftragsschweissen und/oder FDM und/oder Binder Jetting Verfahren.
Als bevorzugte Ausführung ist vorgesehen, dass das Keramikpulver mit bis zu 15% M-% unter das Stahlpulver gemischt wird und dann im SLM- oder SLS- und/oder Laserauftragsschweissen- und/oder FDM- und/oder Binder Jetting- Verfahren verarbeitet wird.
Damit wird ein gleichmäßig verteiltes Gefüge von Keramikpartikeln im Stahl erreicht. Die Keramikpartikel werden vom Laser nicht aufgeschmolzen, sondern nur die Metallpartikeln werden aufgeschmolzen, sodass die ungeschmolzenen Keramikpartikel in das geschmolzene Metallgefüge gleichmäßig eingebettet werden. Daraus ergibt sich eine neuartige Metall-Keramik-Matrix für das so hergestellte Werkstück. Die Hinzufügung von 15 M % im Matrixmaterial ist jedoch nur eine bevorzugte Ausführungsvariante. Es kann auch vorgesehen sein einen Anteil von 30% oder 32 M.-% des Keramikmaterials in der Metallmatrix einzubetten.
Der hier verwendete Begriff„Keramik“ ist gleichbedeutend mit dem Begriff „Karbide“. Insbesondere die Pulverzusammensetzung XW0625 kann sowohl als keramische als auch als karbidische Pulverzusammensetzung bezeichnet werden
Somit ergibt sich für die Erfindung die technische Lehre, ein Stahlpulver nach verschiedenen DIN-Normen, die später angegeben werden, mit einem
Keramikpulver verschiedener Zusammensetzungen zu mischen, um damit im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien überlegene Materialeigenschaften zu erzielen.
Dabei wird bevorzugt, wenn die Keramik im SLM-Verfahren nicht
aufgeschmolzen wird, sondern nur der Stahl und die Keramik sind dann in der Stahlmatrix eingebettet.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Materialzusammensetzung im geschmolzenen Werkstück nunmehr eine Matrix aus geschmolzenem Stahl vorliegt, in der ungeschmolzene Keramikpartikel eingebettet sind. Bevorzugt 1/6 des Raumvolumens des aufgeschmolzenen Stahls ist damit gleichmäßig mit Keramik-Partikeln durchsetzt.
Es gibt noch weitere Vorteile bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens:
Keramik hat eine sehr hohe Härte, aber eine geringe Zähigkeit. Seiner
Eigenschaft nach entspricht es einer Glasscheibe, die zerbrechlich ist. Im Gegensatz dazu ist es bei Stahl entgegengesetzt, denn Stahl hat eine geringe Härte, aber eine sehr hohe Zähigkeit. Beim Hartmetall kommt die hohe Härte von eingebetteten Keramikpartikeln. Bei Stahl kommt die hohe Zähigkeit vom Metall und die Erfindung nutzt in der Mischung die Vorteile vom Hartmetall nämlich die Härte von Keramik mit der Zähigkeit vom Stahl, sodass beide Eigenschaften in einem Material kombiniert werden.
Hartmetall ist ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff aus Kobalt und Karbiden und Karbide sind gleichzeitig als keramische Werkstoffe anzusehen. Das Kobalt ist in dem Hartmetall ungefähr zu 15% und die Keramik, bzw. Karbide sind 85% der Masse.
Bei dem Vergleich mit Hartmetall handelt es sich lediglich um ein Analogon, was bedeutet, dass in der vorliegenden Erfindung kein Hartmetall hinzugefügt wird und auch keine Hartmetallpartikel, sondern es wird nur ein Vergleich gezogen, dass auch ein mit Hartmetall veredelter Stahl die geforderten positiven Eigenschaften erhält, genauso wie bei der vorliegenden Erfindung das Stahlpulver bei der Zumischung mit Keramikpulver ebenfalls die überlegenen Eigenschaften erhält.
In einer bevorzugten Ausführung beansprucht die Erfindung unter anderem Schutz folgender Gegenstände in Alleinstellung oder in jeder beliebigen
Kombination untereinander: Die Erfindung beansprucht verschiedene Werkstoff-Klassen, die in der
Verallgemeinerung XX folgenden DIN-Normklassen entsprechen. Dabei ist die Buchstabenfolge XX der Stellvertreter für eine zweizahlige Zahlenkombination der Endziffer der jeweiligen DIN-Norm:
DIN 1.33XX, bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.3343
DIN 3.71 XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 3.7165
DIN 1.23XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2379
DIN 1.44XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.4404
DIN 1.45XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.4562 DIN 1.27XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2709 DIN 3.23XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2383
DIN 2.08XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 2.0855
INCONEL XXX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf INCONEL 718
Oben stehend wird von der jeweiligen Klassenangabe abgeleitet auch ein bevorzugtes Material aus der jeweiligen Klasse angegeben, obwohl die
Erfindung auf dieses spezielle Material nicht beschränkt ist. In einem verallgemeinerten Ausführungsbeispiel wird die bevorzugte
Verarbeitung der Materialien der Hartmetall-Klassen aufgeführt, wobei die Buchstabenkombination der Platzhalter für eine zweistellige natürliche Zahl ist, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist:
1. Verarbeiten des Materials 1.33XX oder 3.71XX oder 1.23XX oder 1.44XX oder 1.45XX oder 1.27XX im SLM-Verfahren und/oder SLS-und/oder
Laserauftragsschweissen- und/oder FDM- und/oder Binder Jetting- Verfahren
2. Mischen des 1.33XX- oder 3.71 XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX -Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.33XX- oder 3.71 XX- oder 1.23XX- oder
1 44XX- oder 1.45XX- oder 1 27XX-Materials mit 1 % bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM
Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden 6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden
7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS....)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7. In einem bevorzugten, speziellen Ausführungsbeispiel wird die Verarbeitung der speziellen bevorzugten Materialien der Hartmetall-Klassen aufgeführt, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist:
1. Verarbeiten des Materials 1.3343 oder 3.7165 oder 1.2379 oder 1.4404 oder 1.4562 oder 1.2709 im SLM-Verfahren und/oder SLS-und/oder
Laserauftragsschweissen- und/oder FDM- und/oder Binder Jetting- Verfahren
2. Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder
1.4562-oder 1 2709-Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder
1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709- Materials mit 1 % bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM
Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden 6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden
7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive
Herstellung (FDM, LAS....)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.
1. Beispiel:
Eine erste bevorzugte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 1 und beansprucht ein
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting- eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr.
1.2709 zugegeben werden:
1.1 Eisen bis zu 79,50 M.-%
1.2 Kohlenstoff: von 0,86 bis zu 0,94 M.-%,
1.3 Chrom: von 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
1.4 Mangan: weniger als 0,40 M.-%,
1.5 Phosphor: bis zu 0,03 M.-%,
1.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
1.7 Silizium: weniger als 0,45 M.-%,
1.8 Vanadium von 1 ,70 bis zu 2,00 M.-%,
1.9 Wolfram: von 5,9 bis zu M.-6,7%
1.10 Molybdän: von 4,7 bis 5,2 M.-%
wobei im Verlaufe des Laserschmelzprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
1.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
1.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
1.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
1.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
1.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
1.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 3, 3A]
2. Beispiel:
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 2 und beansprucht ein
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise hochfester Bauteile für die Luft- und Raumfahrt zur Erzielung einer hohen Festigkeit mit guter Zähigkeit bei einer geringen Dichte, guter Warmumformbarkeit und
Schweißbarkeit durch Lasersintern oder Laserschmelzen oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Titanpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 3.7165 mit dem Kurznamen Titan Grade 5 zugegeben werden:
2.1 Titan im Bereich zwischen 88,74 bis 91 M.-%,
2.2 Aluminium im Bereich zwischen 5,50 bis 6,75 M.-%,
2.3 Vanadium im Bereich zwischen 3,50 bis 4,50 M.-%,
2.4 Wasserstoff (H) weniger als 0,02 M.-%,
wobei im Verlaufe des Laserschmelzprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
2.5 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
2.6 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
2.7 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
2.8 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
2.9 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
2.10 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 4, 4A]
3. Beispiel:
Eine dritte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 3 und beansprucht ein
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere
Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge;
Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen io
für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger
Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr.
1.2379 mit dem Kurznamen X155CrVMo12-1 und der chemischen
Zusammensetzung C 1 ,55 / Si 0,4 / Mn 0,3 / Cr 11 ,8 / Mo 0,75 / V 0,82 oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:
3.1 Eisen bis 84,05 M.-%,
3.2 Kohlenstoff bis zu 1 ,55 M.-%,
3.3 Chrom bis zu 12,00 M.-%,
3.4 Molybdän bis 0,80 M.-%,
3.5 Vanadium bis zu 0,90 M.-%,
3.6 Silizium bis zu 0,40 M.-%,
3.7 Mangan bis zu 0,30 M.-%,
wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
3.8 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
3.9 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
3.10 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
3.11 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
3.12 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
3.13 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 5, 5A]
4. Beispiel:
Eine vierte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 4 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einem austenitischen nichtrostende Stahl 1.4404 (316L) bei guter Säurebeständigkeit vorzugsweise für den chemischen Apparatebau, in Kläranlagen und in der Papierindustrie, für mechanische Komponenten mit erhöhten Anforderungen an die
Korrosionsbeständigkeit, besonders in chloridhaltigen Medien und für
Wasserstoff durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.4404 mit dem EN-Kurznamen X2CrNiMo17-12-2 zugegeben werden:
4.1 Eisen bis zu 62,80 M.-%,
4.2 Kohlenstoff bis zu 0,03 M.-%,
4.3 Silizium bis zu 1 ,00 M.-%,
4.4 Mangan bis zu 2,00 M.-%,
4.5 Phosphor bis 0,05 M.-%,
4.6 Schwefel bis zu 0,02 M.-%,
4.7 Chrom im Bereich zwischen 16,50 bis zu 18,50 M.-%,
4.8 Molybdän im Bereich zwischen 2,00 bis zu 2,50 M.-%,
4.9 Nickel im Bereich zwischen 10,00 bis zu 13,00 M.-%,
4.10 Stickstoff bis zu 0,11 M.-%,
wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
4.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
4.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 4.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt
1 ,23 M.-%,
4.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
4.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-% 4.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 6, 6A]
5. Beispiel:
Eine fünfte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 5 und beansprucht ein
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einer Eisen-Nickel-Chrom- Molybdän-Legierung mit Stickstoffzusatz, vorzugsweise für den Einsatz in der Chemie und Petrochemie, in Erzaufschlussanlagen, in der Umwelt- und Meerestechnik sowie bei der Öl- und Gasgewinnung durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.4562 mit dem EN Werkstoff Kurzname X1 NiCrMoCu32-28-7 zugegeben werden:
5.1 Eisen bis zu 60,92 M.-%,
5.2 Kohlenstoff bis zu 0,02 M.-%,
5.3 Silizium bis zu 0,30 M.-%,
5.4 Mangan bis zu 2,00 M.-%,
5.5 Phosphor bis zu 0,02 M.-%,
5.6 Schwefel bis zu 0,10 M.-%,
5.7 Chrom im Bereich zwischen 26,00 und 28,00 M.-%,
5.8 Kupfer im Bereich zwischen 1 ,00 und 1 ,40 M.-%,
5.9 Nickel im Bereich zwischen 30 und 32 M.-%
5.10 Molybdän im Bereich zwischen 6,00 und 7,00 M.-%,
5.11 Stickstoff im Bereich zwischen 0,15 und 0,25 M.-%
wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
5.12 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 5.13 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
5.14 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
5.15 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
5.16 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
5.17 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 7, 7A]
6. Beispiel:
Eine sechste Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 6 und beansprucht ein
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere
Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge;
Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:
6.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%,
6.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
6.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 6.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%,
6.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
6.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
6.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%,
6.8 Vanadium im Bereich zwischen 1 ,70 bis zu 2,00 M.-%,
6.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
6.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%
wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
6.11 Kohlenstoff in der Form von Diamantpulver im Bereich zwischen 1 , 15 bis 50 M.-%, bevorzugt 15 M.-%,
[Tabelle 8, 8A] 7. Beispiel:
Eine siebte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 7 und beansprucht ein
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere
Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge;
Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:
7.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%,
7.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
7.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
7.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%,
7.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
7.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
7.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%,
7.8 Vanadium im Bereich zwischen 1 ,70 bis zu 2,00 M.-%,
7.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
7.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%
wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
7.11 Bor bis zu 56,18 M.-%,
7.12 Stickstoff bis zu 43,53 M.-%
[Tabelle 9]
In allen oben genannten Fällen wird durch die Hinzumischung von Karbiden die Dimensionsstabilität des im SLM-Verfahren hergestellten Körpers während der Aushärtung verbessert. Ein weiterer entscheidender Vorteil ergibt sich aus der verbesserten Abrasivität. Die Eigenschaften bezüglich der Bruchfestigkeit und Duktilität bleiben jedoch im Vergleich zum unbehandelten Ausgangsmaterial unverändert.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (6. Beispiel) der Erfindung wird als Ausgangsstoff für die metallische Materialzusammensetzung, eine
Zusammensetzung nach DIN 1.3343 gemäß der folgenden Tabelle verwendet:
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung des metallischen Ausgangswerkstoffes nach DIN 1.3343 Eigenschaften
Schmieden 11Q0-90CTC
Weichglühen 780-820T 2-4 Std.
Glühhärte Max 3jw HB
Spannungsarmglühen
Vorwärmen zum Aufwärmen auf 450°€ einstufig vorwärmen auf 850T
Härten
Härten 1190-1230°C trockener Luftstrom oder Salzbad 500-550°C (64-66
HRC=norm. Arbeitshärte)
Anlassen 540-560T mind. 2xlh oder n Anlassschild
Elemente
min
mm
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Tabelle 1 In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die in der Tabelle 1 angegebenen Stoffe nunmehr in einem Gewichtsanteil von 85% in einer pulverförmigen Zumischung vorhanden sind und dass zu dieser Zumischung ein im Wesentlichen als Keramikpulver ausgebildete
Materialzusammensetzung zugemischt wird und zwar in einem Bereich von etwa 10% bis 50%, wobei Zumischungswert von 15% bevorzugt wird.
Diese Anordnung der metallischen zuzumischenden Pulverwerkstoffe ist in der folgenden Tabelle 2 widergegeben: Screen Analysis / Siebanalyse
Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0003
Figure imgf000019_0001
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Figure imgf000019_0005
Tabelle 2
Bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist demnach, dass die in der Tabelle 2 angegebenen keramischen Pulverwerkstoffe in dem oben genannten bevorzugten Zumischungsbereich (in Gewichtsprozenten) der metallischen Pulvermischung nach Tabelle 1 zugemischt werden, und schließlich ein zusammengesetzter Pulverwerkstoff ergibt, der somit überlegene
Eigenschaften beim selektiven Laserschmelzverfahren (SLM) oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting im Hinblick auf die erreichte Werkstoffgüte zeigt. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Pulverzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 pulverförmige Bornitride und/oder ein pulverförmiges
Diamantpulver und/oder ein pulverförmiges Karbidpulver hinzugefügt werden. Und fernen, wenn die verwendeten Bornitrid- und/oder Karbid- und/oder Diamant-Pulverkörper bei einer Korngrösse im Bereich zwischen 1 bis 40 Mikrometer eine kubische Form (CBN) und/oder eine gebrochene Form aufweisen. Und ferner, die Schmelztemperatur der verwendeten keramischen und/oder karbidischen Pulverzusammensetzung weit über der Schmelztemperatur der metallischen Pulverzusammensetzungen liegt und dass im SLM-Verfahren oder SLS-oder SLM-Verfahren oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting lediglich die metallischen Pulverzusammensetzungen aufgeschmolzen werden
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe„wesentlich“ oder„erfindungsgemäß“ oder „erfindungswesentlich“ ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Patentansprüche sein müssen. Die verwendeten Pulver- und Pulverzusammensetzungen werden vorzugsweise in einer Körnung im Bereich zwischen 1 bis 45 Mikrometer verwendet. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich in mehreren
Ausführungswegen darstellenden Tabellen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1 : schematisierter Verfahrensablauf beim Laserschmelzverfahren Figur 2: schematisiertes Schnittbild durch einen nach dem SLM-Verfahren hergestelltes Werkstück
Figur 3: eine etwa gleiche Darstellung wie Figur 2 Tabelle 3: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.3343 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung
Tabelle 3A die aus der Tab. 3 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 4: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 3.7165 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 4A: die aus der Tab. 4 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 5: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.2379 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung. Tabelle 5A :die aus der Tab. 5 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 6: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.4404 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 6A: die aus der Tab. 6 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 7: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.4562 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 7A: die aus der Tab. 7 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 8: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.3343 in Verbindung mit einer diamantischen pulvrigen Zusatzstoffmischung. Tabelle 8A: die aus der Tab. 8 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind. Tab. 9: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.3343 in
Verbindung mit einer bornitritpulvrigen Zusatzstoffmischung In Figur 1 ist allgemein eine Pulverzusammensetzung dargestellt, die aus einer Metallpulverzusammensetzung 2 besteht, die in einem ersten Behälter 1 aufbewahrt wird. Zu dieser Metallpulverzusammensetzung ist in einem weiteren Behälter 3 eine erfindungsgemäße Keramikpulverzusammensetzung 4 vorgesehen, die in einer Homogenisierungsmaschine 6 zu einem
Pulvergemisch 5 zusammengemischt und homogenisiert wird.
Mit dem Band 7 wird das fertige Pulvergemisch 5 einer 3D- Laserschmelzmaschine 20 zugeführt und dort in einem Tank 8 eingefüllt
Zur Herstellung des neuartigen Werkstückes 14 wird nun ein Materialstrahl 10 aus dem Tank 8 in Richtung auf eine Bauplatte 13 geleitet und gleichzeitig wird diese Materialzusammensetzung von einer Laserkanone 9 mit dem Laserstrahl 11 bestrahlt, sodass sich ein vertikal aufbauender Schichtaufbau 12 ergibt.
Jede Schicht kann beispielsweise eine Dicke von 40 Mikrometer aufweisen. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können andere
Schichtdicken verwendet werden, wobei es bevorzugt wird, dass die einzelnen Schichten homogen miteinander verschmelzen und ein einheitliches
homogenes Werkstück bilden.
Das im Schichtaufbau hergestellte Werkstück 14 ist in Figur 2 schematisiert dargestellt und erfindungsgemäß besteht sein Hauptbestandteil aus einem Matrix-Material 15, welches dem metallischen Grundstoff der
Metallpulverzusammensetzung 2 entspricht, wobei in den Werkstoffverbund des Matrix-Materials nunmehr die Keramikpartikel 16 der
Keramikpulverzusammensetzung 4 gleichmäßig eingeschmolzen sind.
Es handelt sich also um einen Kombinationswerkstoff, dessen innerer Aufbau durch die Zumischung oder Einbettung einer Keramikpulverzusammensetzung wesentlich verbessert wurde, wobei die Keramikpartikel eine Partikelgröße zwischen 1 und 45 Mikrometer aufweisen. Die Dichte der Keramikpartikel im Matrixmaterial 15 liegt im Bereich von 1 ,0 bis 5,0, bevorzugt jedoch 3,80 g/cm 3.
Die Partikel können sowohl in sphärischer Form, d.h. in Kugel, Kegel oder sonstiger kugelähnlicher Formgebung eingebettet sein, sie können jedoch auch als gebrochene Partikel vorgesehen werden, die eine noch bessere Flaftung und Bindung im Metallmaterial vorfinden.
Es liegt auf der Fland, dass in Abhängigkeit von der Kugelform oder von der gebrochenen Form auch die mechanischen Eigenschaften des später damit hergestellten Werkstückes 14 veränderbar sind.
Ein solches Werkstück 14 ist beispielswiese in Figur 3 dargestellt, das beispielsweise als Werkstoffstempel 17 ausgebildet ist.
Das Schnittbild 18 zeigt lediglich schematisiert den Materialaufbau im
Werkzeugstempel 17.
Statt eines solchen Werkzeugstempels 17 können beliebige andere metallische Werkstücke 14 mit den überlegenen Eigenschaften hergestellt werden, wie z.B. Einsätze für Werkzeuge, Einsätze für Bohrer, Verschleißteile in der
Lebensmittelindustrie, insbesondere von Rührwerken, Mischwerken, Düsen und dergleichen mehr. Auch in der Öl und Pipelineindustrie werden Düsen verwendet, deren dem Verschleiß ausgesetzten Teile aus dem überlegenen Werkstoff des Werkstückes 14 hergestellt sind.
Die Erfindung findet mit der Herstellung eines neuartigen Werkstückes 14 demnach in allen Bereichen Anwendung, wo es darum geht, besonders harte und verschleißfeste Metallteile zu verwenden, die aber gleichwohl gut spanend zu bearbeiten sind.
Besonders vorteilhaft ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentlichen nicht die Grundeigenschaft (Härte, Zähigkeit, Steifigkeit, Biegewechselfestigkeit) des verwendeten Metallmaterials verändert wird, dies führt zu dem Vorteil, dass nur unwesentlich veränderte Einsatzbedingungen bei der Bearbeitung und der Verwendung berücksichtigt werden müssen. Es wird jedoch ein Hartmetall-ähnlicher Werkstoff erzeugt, dessen Abrasivität entscheidend erhöht ist.
Zeichnunqsleqende
I . Behälter
2. Metallpulverzusammensetzung
3. Behälter
4. Keramikpulverzusammensetzung
5. Pulvergemisch
6. Homogenisierungsmaschine
7. Pfad
8. Tank
9. Laserkanone
10. Materialstrahl
I I . Laserstrahl
12. Schichtaufbau
13. Bauplatte
14. Werkstück
15. Matrix-Material
16. Keramik-Partikel
17. Werkzeugstempel
18. Schnittbild
19.-
20.3D-Laserschmelmaschine

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.27XX, wobei die Kombination XX eine zweistellige Zahl ist, und die Pulverelemente insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 mit dem Kurznamen X3NiCoMoTi18-9-5 zugegeben werden:
1.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%
1.2 Kohlenstoff: von 0,86 bis zu 0,94 M.-%,
1.3 Chrom: von 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
1.4 Mangan: weniger als 0,40 M.-%,
1.5 Phosphor: bis zu 0,03 M.-%,
1.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
1.7 Silizium: weniger als 0,45 M.-%,
1.8 Vanadium von 1 ,70 bis zu 2,00 M.-%,
1.9 Wolfram: von 5,9 bis zu M.-6,7%
1.10 Molybdän: von 4,7 bis 5,2 M.-%
wobei im Verlaufe des Lasersinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: 1.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
1.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
1.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
1.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
1.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
1.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 3, 3A] 2. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise hochfester
Bauteile für die Luft- und Raumfahrt zur Erzielung einer hohen Festigkeit mit guter Zähigkeit bei einer geringen Dichte, guter Warmumformbarkeit und Schweissbarkeit. durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Titanpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 3.71 XX zugegeben werden, insbesondere gemäß der DIN-Norm
EN 10027-2 Nr 3.7165 mit dem Kurznamen Titan Grade 5 zugegeben werden:
2.1 Titan im Bereich zwischen 88,74 bis 91 M.-%,
2.2 Aluminium im Bereich zwischen 5,50 bis 6,75 M.-%,
2.3 Vanadium im Bereich zwischen 3,50 bis 4,50 M.-%,
2.4 Wasserstoff (H) weniger als 0,02 M.-%,
wobei im Verlaufe des Laserschmelzprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
2.5 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
2.6 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 2.7 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
2.8 0 im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
2.9 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
2.10 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 4, 4A]
3. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere
Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge;
Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.23XX insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.2379 mit dem Kurznamen
X155CrVMo12-1 und der chemischen Zusammensetzung C 1 ,55 / Si 0,4 / Mn 0,3 / Cr 11 ,8 / Mo 0,75 / V 0,82 oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:
3.1 Eisen bis 84,05 M.-%,
3.2 Kohlenstoff bis zu 1 ,55 M.-%,
3.3 Chrom bis zu 12,00 M.-%,
3.4 Molybdän bis 0,80 M.-%,
3.5 Vanadium bis zu 0,90 M.-%,
3.6 Silizium bis zu 0,40 M.-%, 3.7 Mangan bis zu 0,30 M.-%,
dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende
Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
3.8 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
3.9 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
3.10 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
3.11 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
[Tabelle 5, 5A]
4. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einem austenitischen nichtrostende Stahl 1.4404 (316L) bei guter Säurebeständigkeit vorzugsweise für den chemischen Apparatebau, in Kläranlagen und in der Papierindustrie, für mechanische Komponenten mit erhöhten Anforderungen an die
Korrosionsbeständigkeit, besonders in chloridhaltigen Medien und für
Wasserstoff durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr.1.44XX insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr.1.4404 mit dem EN-Kurznamen X2CrNiMo17-12-2 zugegeben werden:
4.1 Eisen bis zu 62,80 M.-%,
4.2 Kohlenstoff bis zu 0,03 M.-%,
4.3 Silizium bis zu 1 ,00 M.-%,
4.4 Mangan bis zu 2,00 M.-%,
4.5 Phosphor bis 0,05 M.-%,
4.6 Schwefel bis zu 0,02 M.-%,
4.7 Chrom im Bereich zwischen 16,50 bis zu 18,50 M.-%, 4.8 Molybdän im Bereich zwischen 2,00 bis zu 2,50 M.-%,
4.9 Nickel im Bereich zwischen 10,00 bis zu 13,00 M.-%,
4.10 Stickstoff bis zu 0,11 M.-%,
dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
4.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
4.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
4.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
4.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
4.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
4.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 6, 6A]
5. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einer Eisen-Nickel-Chrom- Molybdän-Legierung mit Stickstoffzusatz, vorzugsweise für den Einsatz in der Chemie und Petrochemie, in Erzaufschlussanlagen, in der Umwelt- und Meerestechnik sowie bei der Öl- und Gasgewinnung durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.45XX,
insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.4562 mit dem EN Werkstoff Kurzname X1 NiCrMoCu32-28-7 zugegeben werden:
5.1 Eisen bis zu 60,92 M.-%,
5.2 Kohlenstoff bis zu 0,02 M.-%,
5.3 Silizium bis zu 0,30 M.-%,
5.4 Mangan bis zu 2,00 M.-%,
5.5 Phosphor bis zu 0,02 M.-%, 5.6 Schwefel bis zu 0,10 M.-%,
5.7 Chrom im Bereich zwischen 26,00 und 28,00 M.-%,
5.8 Kupfer im Bereich zwischen 1 ,00 und 1 ,40 M.-%,
5.9 Nickel im Bereich zwischen 30 und 32 M.-%
5.10 Molybdän im Bereich zwischen 6,00 und 7,00 M.-%,
5.11 Stickstoff im Bereich zwischen 0,15 und 0,25 M.-%
dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende
Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
5.12 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
5.13 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
5.14 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1 ,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1 ,23 M.-%,
5.15 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
5.16 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
5.17 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
[Tabelle 7, 7A] 6. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere
Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge;
Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX,
insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem
Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:
6.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%,
6.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
6.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
6.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%,
6.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
6.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
6.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%,
6.8 Vanadium im Bereich zwischen 1 ,70 bis zu 2,00 M.-%,
6.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
6.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%
dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende
Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
6.11 Kohlenstoff in der Form von Diamantpulver im Bereich zwischen 1 , 15 bis 50 M.-%, bevorzugt 15 M.-%,
[Tabelle 8, 8A] 7. Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere
Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Messzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge;
Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei
Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den
Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX,
insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem
Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:
7.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%,
7.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
7.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
7.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%,
7.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
7.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
7.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%,
7.8 Vanadium im Bereich zwischen 1 ,70 bis zu 2,00 M.-%,
7.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
7.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%
dadurch gekennzeichnet, dass
folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende
Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:
7.11 Bor bis zu 56,18 M.-%,
7.12 Stickstoff bis zu 43,53 M.-%
[Tabelle 9] 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 pulverförmige Bornitride und/oder ein pulverförmiges Diamantpulver und/oder ein pulverförmiges Karbidpulver hinzugefügt werden. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
verwendeten Bornitrid- und/oder Karbid- und/oder Diamant-Pulverkörper bei einer Korngrösse im Bereich zwischen 1 bis 40 Mikrometer eine kubische Form (CBN) und/oder eine gebrochene Form aufweisen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur der verwendeten keramischen und/oder karbidischen Pulverzusammensetzung weit über der Schmelztemperatur der metallischen Pulverzusammensetzungen liegt und dass im SLM- oder SLS- oder Laserauftragsschweissen- oder FDM- oder Binder Jetting-Verfahren lediglich die metallischen Pulverzusammensetzungen aufgeschmolzen werden.
11. Verfahren zur Fierstellung präziser Bauteile, vorzugsweise
Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern oder
Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte.
1. Verarbeiten eines Materials 1.33XX oder 3.71XX oder 1.23XX oder
1 44XX oder 1.45XX oder 1.27XX im SLM- oder SLS-Verfahren
2. Mischen des 1.33XX- oder 3.71 XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1 44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit 1 % bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM- oder SLS Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden
6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden 7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive
Herstellung (FDM, LAS....)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7. 12. Verfahren nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch folgende
Verfahrensschritte.
1. Verarbeiten des Materials 1.3343 oder 3.7165 oder 1.2379 oder 1.4404 oder 1.4562 oder 1.2709 im SLM- oder SLS-Verfahren
2. Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709 Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709 - mit 1 % bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM oder SLSoder Laserauftragsschweissen oder FDM oder Binder Jetting Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden
6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden 7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive
Herstellung (FDM, LAS....)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7. 13. Metallische Pulverlegierungen, wobei die mindestens eine metallische
Pulverzusammensetzung aus Pulvern gemäss den folgenden Werkstoff- Klassen zusammengesetzt ist, wobei die Verallgemeinerung XX den folgenden DIN-Normklassen entsprechen, wobei die Buchstabenfolge XX der
Stellvertreter für eine zweizahlige Zahlenkombination der Endziffer der jeweiligen DIN-Norm ist, wobei die Pulverzusammensetzung durch die folgenden Werkstoff-Klassen jeweils in Alleinstellung oder in jeder beliebigen Kombination untereinander und aus einer beliebigen Zusammensetzung gemäss folgenden Werkstoff-Klassen gekennzeichnet ist:
DIN 1.33XX, bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.3343
DIN 3.71XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 3.7165
DIN 1.23XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2379
DIN 1.44XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.4404
DIN 1.45XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.4562 DIN 1.27XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2709 DIN 3.23XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2383
DIN 2.08XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 2.0855
INCONEL XXX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf INCONEL 718
14. Verwendung von metallischen Pulverlegierungen nach Anspruch 13 zur Herstellung metallischer Werkstücke.
15. Verwendung von metallischen Werkstücken, die nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -14 hergestellt sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114657452A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 山东大学 一种选区激光熔化制备不锈钢所用粉料及制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020108361A1 (de) 2020-03-26 2021-09-30 FormTechnology GmbH Bearbeitungswerkzeug, insbesondere Bohr- oder Meißelwerkzeug zur Bearbeitung von harten Werkstoffen
DE102021108342A1 (de) 2021-04-01 2022-10-06 Kolibri Metals Gmbh Vorrichtung für ein selektives, lasergestütztes Strahlschmelzverfahren
DE102022105514A1 (de) 2022-03-09 2023-09-14 Kolibri Metals Gmbh Verfahren zur Herstellung hochfester, kohlenstoffhaltiger Bauteile aus Stahl

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10039144C1 (de) 2000-08-07 2001-11-22 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile mittels Lasersintern
WO2002011928A1 (de) 2000-08-07 2002-02-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung präziser bauteile mittels lasersintern
EP1393840A1 (de) * 2002-08-30 2004-03-03 Metso Powdermet Oy Versschleissteil und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2825783A1 (de) * 2012-03-15 2015-01-21 Aktiebolaget SKF Ritzellageranordnung
US20170021459A1 (en) * 2013-11-25 2017-01-26 Voestalpine Precision Strip Gmbh Method for producing a preliminary material for a machining tool, and corresponding preliminary material
DE102017113703A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Lagerringes und Wälzlager mit Lagerring
DE102017113701A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Geräusch- und verschleißoptimiertes Wälzlager zur Lagerung einer Welle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010055201A1 (de) * 2010-12-20 2012-06-21 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
US20120329117A1 (en) * 2010-12-20 2012-12-27 E.I. Du Pont De Nemours And Company Control of contaminant microorganisms in fermentation processes with synergistic formulations containing stabilized chlorine dioxide and peroxide compound
CN103182506B (zh) * 2013-03-29 2014-11-12 华南理工大学 一种TiCp/M2高速钢复合材料及其SPS制备方法
US11331850B2 (en) * 2017-06-15 2022-05-17 Sumitomo Electric Sintered Alloy, Ltd. Method for manufacturing shaped article, and shaped article

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10039144C1 (de) 2000-08-07 2001-11-22 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile mittels Lasersintern
WO2002011928A1 (de) 2000-08-07 2002-02-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur herstellung präziser bauteile mittels lasersintern
EP1393840A1 (de) * 2002-08-30 2004-03-03 Metso Powdermet Oy Versschleissteil und Verfahren zu seiner Herstellung
EP2825783A1 (de) * 2012-03-15 2015-01-21 Aktiebolaget SKF Ritzellageranordnung
US20170021459A1 (en) * 2013-11-25 2017-01-26 Voestalpine Precision Strip Gmbh Method for producing a preliminary material for a machining tool, and corresponding preliminary material
DE102017113703A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines Lagerringes und Wälzlager mit Lagerring
DE102017113701A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Geräusch- und verschleißoptimiertes Wälzlager zur Lagerung einer Welle

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L.A. DOBRZAÑSKI ET AL: "Structure of the gradient carbide steels of HS 6-5-2 high-speed steel matrix", ARCHIVES OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING, 1 October 2007 (2007-10-01), pages 589 - 592, XP055677852, Retrieved from the Internet <URL:http://citenpl.internal.epo.org/wf/web/citenpl/citenpl.html> [retrieved on 20200319] *
LESZEK ADAM DOBRZANSKI ET AL: "Fabrication, Structure, Properties and Application of Gradient Sintered Carbide-Steels with HS6-5-2 Matrix | IntechOpen", OPEN ACCESS PEER-REVIEWED CHAPTER, 29 March 2017 (2017-03-29), XP055677751, Retrieved from the Internet <URL:https://www.intechopen.com/books/powder-metallurgy-fundamentals-and-case-studies/fabrication-structure-properties-and-application-of-gradient-sintered-carbide-steels-with-hs6-5-2-ma> [retrieved on 20200319], DOI: 10.5772/65379 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114657452A (zh) * 2020-12-23 2022-06-24 山东大学 一种选区激光熔化制备不锈钢所用粉料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
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