Festigkeit von DED-Arc-Strukturen aus hochlegiertem 316L-Stahl

Diese Arbeit untersucht die mechanischen Eigenschaften und das Schwingfestigkeitsverhalten von additiv gefertigten Strukturen aus hochlegiertem austenitischem korrosionsbeständigem Stahl 316L, die mittels lichtbogenadditiver Fertigung (Directed Energy Deposition Arc: DED-Arc auch Wire Arc Additive Manufacturing: WAAM) hergestellt wurden. Dünnwandige Proben wurden unter Variation der Prozessparameter Drahtvorschubsgeschwindigkeit, Verfahrgeschwindigkeit und Zwischenlagentemperatur gefertigt. Mechanische Kennwerte wie Härte, Streckgrenze, Zugfestigkeit und Bruchdehnung wurden abhängig von Bauteilorientierung, Energieeintrag und Wärmebehandlung ermittelt. Die Schwingfestigkeit wurde durch Wöhlerversuche an Proben mit bearbeiteter und unbearbeiteter Oberfläche analysiert – dabei zeigte sich ein signifikanter Einfluss der Oberflächentopografie auf das Ermüdungsverhalten. Für eine detaillierte Lebensdauerbewertung wurden 3D-Oberflächenscans der Proben mittels „Reverse-Engineering“ in Finite-Elemente-Modelle überführt, um lokale Spannungen zu ermitteln. Diese Studie liefert Ansätze zur Optimierung der DED-Arc-Prozessführung für leistungsfähige 316L-Komponenten und hebt die Bedeutung von Oberflächenzustand und lokalen Spannungskonzentrationen für die Schwingfestigkeit hervor.