Startseite Erweiterung von Gradierungsstrategien beim Laserauftragschweißen
Artikel
Lizenziert
Nicht lizenziert Erfordert eine Authentifizierung

Erweiterung von Gradierungsstrategien beim Laserauftragschweißen

Realisierung dreidimensionaler funktionaler Werkstoffverläufe
  • Lars Bachert

    Dipl.-Ing. Lars Bachert, geb. 1998, studierte Maschinenbau und Verfahrenstechnik an der RPTU Kaiserslautern-Landau. Seit Juli 2024 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl FBK der RPTU Kaiserslautern.

    EMAIL logo
    , Jacques Platz

    Jacques Platz, M. Sc., geb. 1995, studierte Maschinenbau in Kaiserslautern. Seit Juni 2021 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl FBK der RPTU Kaiserslautern.

    , Benjamin Kirsch

    PD Dr.-Ing. habil. Benjamin Kirsch, geb. 1981, studierte Maschinenbau in Kaiserslautern. Seit 2008 ist er Mitarbeiter am Lehrstuhl FBK der RPTU Kaiserslautern und dort seit 2012 Oberingenieur für den Bereich Fertigungstechnologie.

    und Jan C. Aurich

    Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich, geb. 1964, studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Produktionstechnik an der Leibniz-Universität Hannover und der Colorado State University. Seit 2002 leitet er den Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK) an der RPTU Kaiserslautern.

Veröffentlicht/Copyright: 20. August 2025
Veröffentlichen auch Sie bei De Gruyter Brill

Abstract

Funktional gradierte, hybrid poröse Materialien eröffnen neue Möglichkeiten zur gezielten und lokalen Anpassung von Bauteileigenschaften. Proben aus 316 L und 17-4PH wurden mittels Laserauftragschweißen gefertigt, wobei die Gradierung senkrecht zur Aufbaurichtung untersucht wurde. Es wurden geringe Porositäten und wenige Schichtanbindungsfehler festgestellt. Die Härte stieg im 17-4PH-Bereich deutlich an. Die Ergebnisse bilden die Basis für die Fertigung multifunktionaler hybrider Komponenten.

Abstract

Functionally graded, hybrid porous materials open up new possibilities for the targeted and local adaptation of component properties. Samples of 316 L and 17-4PH were produced by directed energy depostion via laser beam, with grading perpendicular to the build-up direction being investigated. Low porosity and few lack of fusion defects were found. The hardness increased significantly in the 17-4PH range. The results form the basis for the production of multifunctional hybrid components.


Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWF-Advisory-Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer Review).

Anmerkung

Die Nennung von Herstellern erfolgt aus Gründen der Vollständigkeit und bedeutet nicht, dass die angegebenen Produkte von den genannten Firmen bereitgestellt wurden, oder dass die angegebenen Produkte die bestmögliche Lösung für den jeweiligen Anwendungsfall darstellen.



Tel.: +49 (0) 631 205-4017

Funding statement: Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) – TRR 375/1 – Projektnummer 511263698

About the authors

Dipl.-Ing. Lars Bachert

Dipl.-Ing. Lars Bachert, geb. 1998, studierte Maschinenbau und Verfahrenstechnik an der RPTU Kaiserslautern-Landau. Seit Juli 2024 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl FBK der RPTU Kaiserslautern.

Jacques Platz

Jacques Platz, M. Sc., geb. 1995, studierte Maschinenbau in Kaiserslautern. Seit Juni 2021 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl FBK der RPTU Kaiserslautern.

PD Dr.-Ing. habil Benjamin Kirsch

PD Dr.-Ing. habil. Benjamin Kirsch, geb. 1981, studierte Maschinenbau in Kaiserslautern. Seit 2008 ist er Mitarbeiter am Lehrstuhl FBK der RPTU Kaiserslautern und dort seit 2012 Oberingenieur für den Bereich Fertigungstechnologie.

Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich

Prof. Dr.-Ing. Jan C. Aurich, geb. 1964, studierte Maschinenbau mit dem Schwerpunkt Produktionstechnik an der Leibniz-Universität Hannover und der Colorado State University. Seit 2002 leitet er den Lehrstuhl für Fertigungstechnik und Betriebsorganisation (FBK) an der RPTU Kaiserslautern.

Literatur

1 Dev Singh, D.; Arjula, S.; Raji Reddy, A.: Functionally Graded Materials Manufactured by Direct Energy Deposition: A Review. Materials Today: Proceedings 47 (2021) 10, S. 2450–2456 DOI:10.1016/j.matpr.2021.04.53610.1016/j.matpr.2021.04.536Suche in Google Scholar

2 Platz, J.; Steiner-Stark, J.; Kirsch, B.; Aurich, J. C.: Fertigung funktional gradierter Materialien auf porösen Metallen durch Laserauftragschweißen. ZWF 119 (2024) 7–8, S. 515–519 DOI:10.1515/zwf-2024-109210.1515/zwf-2024-1092Suche in Google Scholar

3 Maier, A.; Tangermann-Gerk, K.; Nikas, D.; Rühr, M.; Chechik, L.; Roth, S.; Krakhmalev, P.; Schmidt, M.: Spatial Control of Microstructure and Material Hardness in Functionally Graded Stainless Steels by DED-LB/M and In-Situ Alloying. Journal of Materials Processing Technology 340 (2025), 118867 DOI:10.1016/j.jmatprotec.2025.11886710.1016/j.jmatprotec.2025.118867Suche in Google Scholar

4 Zhang, C.; Chen, F.; Huang, Z.; Jia, M.; Chen, G.; Ye, Y.; Lin, Y.; Liu, W.; Chen, B.; Shen, Q.; Zhang, L.; Lavernia, E.: Additive Manufacturing of Functionally Graded Materials: A Review. Materials Science and Engineering: A 762 (2019), 138209 DOI:10.1016/j.msea.2019.13820910.1016/j.msea.2019.138209Suche in Google Scholar

5 Ansari, M.; Jabari, E.; Toyserkani, E.: Opportunities and Challenges in Additive Manufacturing of Functionally Graded Metallic Materials via Powder-fed Laser Directed Energy Deposition: A Review. Journal of Materials Processing Technology 294 (2021), 117117 DOI:10.1016/j.jmatprotec.2021.11711710.1016/j.jmatprotec.2021.117117Suche in Google Scholar

6 Das, T.; Roy, H.; Lohar, A.; Samanta, S.: Mechanical and Microstructural Properties of Laser Direct Energy Deposited 15–5 PH and SS 316 L Stainless Steel. Materials Today: Proceedings 66 (2022), S. 3809–3813 DOI:10.1016/j.matpr.2022.06.24910.1016/j.matpr.2022.06.249Suche in Google Scholar

7 Cui, Y.; Li, J.; Yim, S.; Yamanaka, K.; Aoyagi, K.; Wang, H.; Chiba, A.: Multi-Material Additive Manufacturing of Steel/Al Alloy by Controlling the Liquid/Solid Interface in Laser Beam Powder Bed Fusion. Additive Manufacturing 96 (2024), 104529 DOI:10.1016/j.addma.2024.10452910.1016/j.addma.2024.104529Suche in Google Scholar

8 Bobbio, L.; Otis, R.; Borgonia, J.; Dillon, R.; Shapiro, A.; Liu, Z.-K.; Beese, A.: Additive Manufacturing of a Functionally Graded Material from Ti-6Al-4 V to Invar: Experimental Characterization and Thermodynamic Calculations. Acta Materialia 127 (2017), S. 133–142 DOI:10.1016/j.actamat.2016.12.07010.1016/j.actamat.2016.12.070Suche in Google Scholar

9 Mukherjee, T.; Zuback, J.; De, A.; DebRoy, T.: Printability of Alloys for Additive Manufacturing. Scientific Reports 6 (2016) 1, 19717 DOI:10.1038/srep1971710.1038/srep19717Suche in Google Scholar PubMed PubMed Central

10 Alam, M.; Mehdi, M.; Urbanic, R.; Edrisy, A.: Mechanical Behavior of Additive Manufactured AISI 420 Martensitic Stainless Steel. Materials Science and Engineering: A 773 (2020), 138815 DOI:10.1016/j.msea.2019.13881510.1016/j.msea.2019.138815Suche in Google Scholar

11 Kong, D.; Dong, C.; Ni, X.; Zhang, L.; Yao, J.; Man, C.; Cheng, X.; Xiao, K.; Li, X.: Mechanical Properties and Corrosion Behavior of Selective Laser Melted 316 L Stainless Steel after Different Heat Treatment Processes. Journal of Materials Science & Technology 35 (2019) 7, S. 1499–1507 DOI:10.1016/j.jmst.2019.03.00310.1016/j.jmst.2019.03.003Suche in Google Scholar

12 Qu, H.; Chen, H.; Zhang, J.; Xiao, G.; Yi, M.; Chen, Z.; Wang, G.; Xu, C.: Microstructure, Mechanical Properties, and Surface Integrity of Austenitic-Martensitic Stainless Steel Functionally Graded Materials Prepared by Laser Additive Manufacturing.Journal of Materials Engineering and Performance 33 (2024) 20, S. 10805–10821 DOI:10.1007/s11665-023-08757-w10.1007/s11665-023-08757-wSuche in Google Scholar

13 Xu, K.; Li, B.; Li, S.; Chen, R.; Gao, X.; Liu, C.; Jiang, C.; Song, L.: Excellent Tension Properties of Stainless Steel with a 316L/17-4PH/17-4PH Laminated Structure Fabricated through Laser Additive Manufacturing. Materials Science and Engineering: A 833 (2022), 142461 DOI:10.1016/j.msea.2021.14246110.1016/j.msea.2021.142461Suche in Google Scholar

14 Greco, S.; Gutzeit, K.; Kirsch, B.; Aurich, J.: Analyse der relativen Dichte additiv gefertigter Werkstoffe. VDI-Z 163 (2021) 6, S. 52–55 DOI:10.37544/0042-1766-2021-06-5210.37544/0042-1766-2021-06-52Suche in Google Scholar

15 Fricke, L.; Thürer, S.; Jahns, M.; Breidenstein, B.; Maier, H.; Barton, S.: Non-Destructive, Contactless and Real-Time Capable Determination of the α’-Martensite Content in Modified Subsurfaces of AISI 304. J Nondestruct Eval 41 (2022) 4 DOI:10.1007/s10921-022-00905-x10.1007/s10921-022-00905-xSuche in Google Scholar

Published Online: 2025-08-20
Published in Print: 2025-08-20

© 2025 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston, Germany

Heruntergeladen am 17.11.2025 von https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1515/zwf-2025-1080/html
Button zum nach oben scrollen