Anwendungsorientierter Einsatz von Werkzeugstählen im 3D-Druck

Die additive Fertigung bietet große Vorteile bei der Herstellung hochkomplexer Bauteile, insbesondere bei kleinen Stückzahlen. Der Anwendungsbereich des Werkzeugbaus mit üblichen Losgrößen von einem oder wenigen Bauteilen und Geometrien wie innenliegenden Kühlkanälen bietet sich daher für die additive Fertigung an. Durch den Einsatz dieser Technologie kann die Produktivität der Werkzeuge im Produktionseinsatz gesteigert werden. Das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM) bietet dabei die höchste Genauigkeit bei innenliegenden Geometrien.Das für dieses Verfahren bisher qualifizierte Werkstoffspektrum ist jedoch aufgrund des komplexen Prozesses sehr eingeschränkt. Kommerziell verbreitet sind lediglich Sonderwerkstoffe wie der 1.2709 – Maraging Steel mit hohen Werkstoffkosten und eingeschränkten Werkstoffeigenschaften. Gerade hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit bei speziellen Anwendungen wie der Warmumformung ist dieser Werkstoff nur eine Kompromisslösung. Die Produktivitätssteigerung durch die konturnahe Kühlung steht damit einem höheren Instandhaltungsaufwand und einer stetig geringer werdenden Kühlleistung durch verschlissene Oberflächen gegenüber. Weitere Probleme treten bei der Verbindung von konventionellen Werkzeugstählen zum 1.2709 auf, beispielsweise bei der Wärmebehandlung. Etablierte Werkzeugstähle gelten als bedingt schweißbar und sind damit nicht ideal für das SLM-Verfahren geeignet. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen die Herstellbarkeit dichter Bauteile mit einem für die Warmumformung etablierten Werkzeugstahl. Außerdem wird ein Ausblick auf offene Problemstellungen auf dem Weg zum Serieneinsatz gegeben.