Kontakt: Prof. Julia Hufenbach
Die additive Fertigung (engl. additive manufacturing, AM) – insbesondere das pulverbettbasierte Laser-Strahlschmelzen (engl. laser powder bed fusion, PBF-LB/M) – hat sich zu einer wegweisenden Produktionstechnologie entwickelt, die die Herstellung von (multifunktionalen) Bauteilen mit komplexen Geometrien und maßgeschneiderten Gefügen ermöglicht. Die beim PBF-LB/M auftretende schnelle Erstarrung, die hohen thermischen Gradienten und die wiederholten thermischen Zyklen stellen jedoch erhebliche Herausforderungen für die Verarbeitung konventioneller Stähle dar, die ursprünglich für klassische Fertigungsprozesse entwickelt wurden.
Viele etablierte Werkzeugstähle neigen unter den Nichtgleichgewichtsbedingungen des PBF-LB/M-Prozesses beispielsweise zur Rissbildung infolge von sich bildenden Eigenspannungen sowie zur Ausbildung von Seigerungen oder spröden Phasen. Diese Effekte begrenzen ihre Verarbeitbarkeit und Performance, so dass der Bedarf an neuartigen Legierungskonzepten, die speziell für das Laser-Strahlschmelzen entwickelt werden und eine robuste Verarbeitbarkeit bei gleichzeitig hervorragenden Eigenschaften ermöglichen, stetig wächst.
Die Entwicklung von Stählen für die laserbasierte additive Fertigung stellt somit ein bedeutendes Forschungsfeld der Legierungsentwicklung dar. Ziel ist es, die Vorteile der schnellen Erstarrung, erweiterten Löslichkeiten und nanoskaligen Phasenbildung zu nutzen, um bislang unerreichte Kombinationen aus Festigkeit, Härte, Zähigkeit sowie Verschleiß- oder Korrosionsbeständigkeit bereits nach der Fertigung zu realisieren.
Unsere Forschungsaktivitäten konzentrieren sich auf Kalt- und Warmarbeitsstähle sowie Maraging-Stähle für Hochleistungsanwendungen, die eine robuste Verarbeitung ohne den Einsatz von beheizten Bauplatten oder aufwändige nachfolgende Wärmebehandlungen ermöglichen.
Anne V. Boehm, Stefan Pilz, Robert Wonneberger, Stefan Martin, Jan Sander, Lars Giebeler, Konrad Kosiba, Andreas Undisz, Andreas Leineweber, Julia K. Hufenbach, Lean tool steel processed via laser powder bed fusion: in situ observation of transformation induced plasticity, Materials Science and Engineering A 944 | 2025 | 148906. https://doi.org/10.1016/j.msea.2025.148906
Konrad Kosiba, Daniel Wolf, Matthias Bönisch, Kai Neufeld, Ruben Hühne, Tobias Gustmann, Jozef Bednarčík, Hongyu Chen, Xiaoliang Han, Volker Hoffmann, Lukas Beyer, Uta Kühn, Sergio Scudino, Lars Giebeler, Julia K. Hufenbach, Achieving exceptional wear resistance in a crack-free high-carbon tool steel fabricated by laser powder bed fusion without pre-heating, Journal of Materials Science and Technology 156 | 2023 | Pages: 1-19. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.02.012
Konrad Kosiba, Tobias Gustmann, Jong Tae Kim, Jinwoo Seok, Juree Jung, Lukas Beyer, Sergio Scudino, Lars Giebeler, Junhee Han, Julia K. Hufenbach, Experimental cooling rates during high-power laser powder bed fusion at varying processing conditions, Journal of Alloys and Compounds 967 | 2023 | 171773. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171773
Fabian Kochta, Annett Gebert, Uta Kühn, Steffen Oswald, Thomas Gemming, Christoph Leyens, Julia K. Hufenbach, Improved corrosion behavior of a novel Fe85Cr4Mo8V2C1 tool steel processed by laser powder bed fusion, Journal of Alloys and Compounds 867 | 2021 | 158887. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.158887
Jan Sander, Julia Hufenbach, Matthias Bleckmann, Lars Giebeler, Horst Wendrock, Steffen Oswald, Thomas Gemming, Jürgen Eckert, Uta Kühn, Selective laser melting of ultra-high-strength TRIP steel: processing, microstructure, and properties, Journal of Materials Science 52 | 2017 | Pages: 4944-4956. doi.org/10.1007/s10853-016-0731-9
Jan Sander, Julia Hufenbach, Lars Giebeler, Matthias Bleckmann, Jürgen Eckert, Uta Kühn, Microstructure, mechanical behavior, and wear properties of FeCrMoVC steel prepared by selective laser melting and casting, Scripta Materialia 126 | 2017 | Pages: 41-44. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2016.07.029
Jan Sander, Julia Hufenbach, Lars Giebeler, Horst Wendrock, Uta Kühn, Jürgen Eckert, Microstructure and properties of FeCrMoVC tool steel produced by selective laser melting, Materials and Design 89 | 2016 | Pages: 335-341. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.09.148
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