Gute Poren – Erwünschte Porosität in SLM-Werkstücken

Abstract

Das Selective Laser Melting-Verfahren birgt enormes Potenzial für Anwendungen im Werkzeugbau. So können durch den schichtweisen Aufbau sehr komplexe Werkzeug-Geometrien hergestellt werden. Auch eine konturnahe Kühlung thermisch stark beanspruchter Flächen lässt sich mittels SLM umsetzen. Während diese Vorteile aktuell vor allem im Kunststoffspritzguss bereits ausgenutzt werden, beginnt sich mit der Umformtechnik ein weiterer, bedeutender Industriesektor für additive Fertigung von Metallbauteilen zu interessieren. In der Umformtechnik spielt nebst der Werkzeug-Temperierung vor allem deren Schmierung eine wichtige Rolle. Hier kommt eine weitere Stärke des SLM zum Tragen: Materialeigenschaften in einem SLM-Werkstück können durch eine entsprechende Prozessführung gezielt gesteuert und so hinsichtlich ihres designierten Einsatzgebiets optimiert werden. Es wird gezeigt, dass sich entgegen dem eigentlichen Ziel des Prozesses – Bauteile mit möglichst hohen Dichten zu erzeugen – auch Strukturen generieren lassen, welche eine definierte Porosität aufweisen. So erlaubt eine Variation der Prozessparameter, solche Strukturen flexibel zu designen. Diese Poren können als Mikrokanäle dienen und ermöglichen somit, dass einzelne Bereiche eines Umformwerkzeugs von einem Fluid durchströmt oder mit einem Fluid benetzt werden. Verschiedene derartige Strömungskörper werden vorgestellt, wobei neben der Prozessführung speziell auf die Resultate ihrer Durchströmungsversuche eingegangen wird. Ausserdem werden Schwierigkeiten und Einschränkungen bei ihrer Fertigung erläutert.