LextrA - Laserbasierte additive Fertigung von Bauteilen für extreme Anforderungen aus innovativen intermetallischen Werkstoffen

Innovative Werkstoffe können einen signifikanten Beitrag zur Steigerung der Ressourcen- und Energieeffizienz in industriellen Prozessen leisten. Ihrem Einsatz sind allerdings häufig Grenzen durch die Fertigungstechnik gesetzt. Dies gilt insbesondere für hochschmelzende und/oder spröde Werkstoffe, beispielsweise intermetallische Werkstoffe, aus denen mit konventionellen Verfahren wie Gießen und Schmieden Bauteile entweder gar nicht oder nur mit großem Aufwand gefertigt werden können.

Additive Fertigungsverfahren wie das Pulverbett-basierte Selective Laser Melting (SLM) und das Pulverdüse-basierte Laser Metal Deposition (LMD) bieten hier einzigartige neue Möglichkeiten einer endkonturnahen Fertigung mit gezielter Einstellung feinkörniger Mikrostrukturen oder auch chemisch gradierter Werkstoffe. Ziel des Vorhabens ist die Qualifizierung von intermetallischen Werkstoffen auf Basis von Eisen-Aluminium-, Molybdän-Silizium- und Vanadium-Silizium-Legierungen für extreme Anforderungen (Temperatur, Verschleiß, Korrosion) mittels additiver Fertigungsverfahren voranzutreiben. In einer iterativen Vorgehensweise werden die Verfahrensparameter zur Herstellung defektfreier Volumenkörper mit den gewünschten Eigenschaften angepasst. Das Teilprojekt an der OVGU beschäftigt sich mit der Legierungsauswahl, der Analyse der vorlegierten Pulver und der Charakterisierung der additiv gefertigten Probekörper hinsichtlich der Gefüge-Eigenschafts-Zusammenhänge.

LextrA: Laser-based additive manufacturing of innovative intermetallic materials

The use of innovative materials contributes to the energy and resource efficiency of technical processes. Ultra-high temperature materials based on intermetallic phases and refractory metals have the potential to substantially increase the efficiency of gas turbines. This requires fundamental scientific research on microstructure-properties relationships of potential multi-phase alloys.
For the project LextrA we selected different intermetallic materials based on iron aluminides, vanadium silicides and molybdenum silicides. Conventional ingot metallurgical processes are limited in their applicability due to the high melting point of the intermetallic and refractory materials. Additive manufacturing techniques provide new options to allow the integration of complex cooling structures in turbine blades and are resource efficient alternatives of conventional processes. This combination of optimized material and improved cooling system will result in a significant increase in the operation temperature of modern gas turbines, which leads to higher process efficiency. The project consortium evaluates the applicability of two additive manufacturing processes, namely directed energy deposition (DED) and laser powder bed fusion (LPBF).