Die additive Fertigung hat mit der Einführung des Hot-Wire-basierten Heißdraht-Laser-Metallabscheidung (HW-LMD) Verfahrens zur Herstellung dünner Wände aus Inconel 625 einen bedeutenden Fortschritt erzielt. Durch eine sorgfältige Optimierung des Depositionsprozesses mittels der Taguchi-Methode gelang es Wissenschaftlern, fehlerfreie dünne Wände mit bemerkenswerter Effizienz und überlegenen mechanischen Eigenschaften herzustellen.
Vorgestellt wurden die Forschungsergebnisse bei „ScienceDirect“ unter dem Titel „Hocheffiziente additive Fertigung von dünnen Inconel 625-Wänden durch Heißdraht-Laser-Metallabscheidung: Prozessoptimierung, Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften“ (Link).
Prozessoptimierung und mikrostrukturelle Charakterisierung
Das HW-LMD-Verfahren, bekannt für seine Kostenvorteile und Effizienz, ermöglichte eine Optimierung, die zu einer Defektfreiheit der gefertigten dünnen Wände aus Inconel 625 führte. Mit einer Ablagerungsrate von 1,72 kg/h wurde nicht nur eine hohe Effizienz erreicht, sondern auch eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu anderen Lichtbogen-basierten additiven Fertigungsverfahren erzielt. Die mikrostrukturelle Untersuchung offenbarte eine dominante Zusammensetzung aus säulenförmigen Dendriten mit einer durchschnittlichen Korngröße von 12,5 µm, die senkrecht zur Substratoberfläche wuchsen. Die homogene Mikrohärte und die anisotropischen Zugfestigkeitseigenschaften der dünnen Wände zeigten eine deutliche Überlegenheit gegenüber herkömmlich hergestellten Legierungen.
Vorteile und industrielle Anwendungen
Das HW-LMD-Verfahren stellt eine kosteneffektive Lösung für die Produktion von Komponenten mit komplexen Strukturen dar. Die Studie bestätigt das Potenzial dieser Technologie, die Herausforderungen traditioneller Herstellungsverfahren zu überwinden und effizient dünne Wände für Einsatzgebiete in der Öl-, Gasindustrie, im maritimen Sektor sowie in der Luft– und Raumfahrt zu produzieren. Die Ergebnisse dieser Forschung bieten eine praktikable Methode für die effiziente Vorbereitung dünner Wandkomponenten und leisten einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Lasermaterialbearbeitungstechnologie im Bereich des 3D-Drucks.
Fazit und Ausblick
Das HW-LMD-Verfahren ermöglicht eine signifikante Reduzierung der Gesamtwärmeeingabe und steigert gleichzeitig die Depositionsrate und Materialnutzungseffizienz. Diese Studie ebnet den Weg für eine breitere industrielle Anwendung des 3D-Drucks in der Herstellung von dünnwandigen Komponenten aus Inconel 625, indem sie eine solide Grundlage für die Prozessoptimierung und ein tiefgehendes Verständnis der mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften liefert.
