Nichtrostende Stähle wie beispielsweise Duplexstähle sind in vielen Bereichen mit anspruchsvollen Einsatzbedingungen etabliert, z. B. in der Offshore-, Petrochemie-, Abwasser- und Energietechnik. Die Kombination von Hochleistungseigenschaften und Anwendungen mit hoher Wertschöpfung macht Duplexstähle auch für die Additive Fertigung attraktiv.
In diesem Vorhaben wurde von der KSB SE & Co. KGaA und der Bayerisches Laserzentrum GmbH das Laser-Pulverauftragschweißen (engl. Laser Directed Energy Deposition of Metals, DED-LB/M) von Duplexstahl entlang der gesamten Prozesskette und für unterschiedliche Anwendungsprofile (funktionale Beschichtung, Reparatur und Additive Fertigung) untersucht.
Durch Korrelation der thermischen Prozessbedingungen beim DED-LB/M, der resultierenden Gefügeeigenschaften und Funktionseigenschaften (mechanische Eigenschaften, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit) konnte ein umfassendes Material- und Prozessverständnis aufgebaut werden. Das DED-LB/M von Duplexstahl resultierte in hervorragende mechanische Eigenschaften und hoher Verschleißbeständigkeit, die keine Wärmenachbehandlung zwingend erfordern. Die Korrosionsbeständigkeit konnte durch ein nachgelagertes Homogenisierungsglühen signifikant verbessert werden. Darüber hinaus wurde erstmalig die in-situ-Legierungsbildung und die funktionale Gradierung des Duplexstahls mit Elementarpulver erforscht.
Durch die gezielte chemische Modifikation des Duplexstahls mit Elementarpulver (Cr, Ni, Mo) ließen sich die Materialeigenschaften direkt im Formgebungsprozess für definierte Anforderungsprofile einstellen. Mit diesem innovativen Ansatz lässt sich die Flexibilität und Anwendungsvielfalt der Additiven Fertigung verbessern, indem ein bedarfsgerechtes Materialdesign ermöglicht wird.
