3D-Druck eines der stärksten rostfreien Stähle

Forschende haben eine Methode entwickelt, um eine spezielle Art von rostfreiem Stahl (17-4 PH) mithilfe der additiven Fertigung konsistent herzustellen.

Der Einsatz von 3D-Drucktechnologien für Stahl und andere Legierungen stellt seit Langem eine Herausforderung dar. Dies liegt an den schnellen Temperaturwechseln, die während des Druckprozesses durch die Laserbestrahlung entstehen. Diese abrupten Veränderungen beeinflussen die atomare Struktur des Materials und erschweren die Erreichung der gewünschten Zähigkeit des 17-4 PH Stahls.

Durch den Einsatz von intensiven Röntgenstrahlen konnten die Wissenschaftler diese schnellen Strukturveränderungen in Echtzeit beobachten. Basierend auf diesen Beobachtungen passten sie die chemische Zusammensetzung des Stahls an, um die negativen Effekte der Temperaturwechsel zu kompensieren. Das Ergebnis ist ein widerstandsfähigeres Endprodukt, das den hohen Anforderungen an 17-4 PH Edelstahl gerecht wird.

Der 17-4 PH Edelstahl ist bekannt für seine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaften machen ihn unverzichtbar in Industriebereichen wie Maschinenbau, Schiffbau, Luftfahrt und Medizintechnik. Die neuen Erkenntnisse ermöglichen es Herstellern, 17-4 PH Teile kosteneffizienter zu produzieren und die Flexibilität in der Fertigung zu erhöhen. Darüber hinaus könnte die angewandte Methode auch für andere Materialien genutzt werden, um deren Eigenschaften und Leistungsfähigkeit im 3D-Druck zu verbessern.

Die Überwachung des 3D-Druckprozesses von 17-4 PH Edelstahl wurde durch die intensiven Röntgenstrahlen am Advanced Photon Source (APS) des Argonne National Laboratory ermöglicht. Die Forscher nutzten hochenergetische Röntgenbeugung, um alle wenigen Millisekunden Bilder der Materialstruktur während des Aufheizens und Abkühlens aufzunehmen. Diese detaillierten Aufnahmen ermöglichten es dem Team, die Korrelation zwischen den Prozessparametern und den Änderungen der Kristallstruktur zu kartieren. Anschließend nutzten sie diese Analyse, um die Legierungsentwicklung zu steuern und den Druckprozess zu optimieren.

Mit dieser Entwicklung steht die additive Fertigung von 17-4 PH Edelstahl vor einem bedeutenden Fortschritt, der die industrielle Produktion maßgeblich beeinflussen könnte.