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R. Doll, K. Partes, F. Vollertsen
4. Kolloquium Mikroproduktion
Hrsg.: F. Vollertsen, S. Büttgenbach,
O. Kraft, W. Michaeli
BIAS-Verlag, 2009
Untersuchung der Anpresskraft und der Reibgeschwindigkeit auf
das Reibverhalten lasergenerierter Bauteile auf Kobaltbasis
R. Doll, K. Partes, F. Vollertsen
Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH, Bremen
Während im sogenannten Makrobereich die Kaltumformung ein etabliertes Verfahren ist, hat
sie sich im Mikrobereich noch nicht durchgesetzt. Dies hängt unter anderem mit den geänderten tribologischen Beanspruchungen der Werkzeuge durch Losgrößen von mehreren 106
Teilen pro Jahr zusammen. Die tribologischen Beanspruchungen erhöhen den Verschleiß
der eingesetzten Werkzeuge und reduzieren damit deren Lebensdauer. Eine Möglichkeit den
Verschleiß zu minimieren ist die Erzeugung eines optimierten Werkstoffflusses am umzuformenden Material indem das Reibverhalten durch eine gezielte Veränderung der chemischen
Zusammensetzung in den Kontaktflächen beeinflusst wird. Die folgende Studie untersucht
das trockene Reibverhalten von lasergenerierten Bauteilen aus Stellite 21 und Stahl (1.4310)
in Abhängigkeit der Anpresskraft und der Reibgeschwindigkeit.
1
Einleitung
Im Rahmen des SFB 747 Mikrokaltumformen werden unter anderem Werkzeuge für das
Mikrotiefziehen und das Mikrorundkneten entwickelt. Dabei steht die Untersuchung der möglichen Einflussnahme auf einen optimierten Werkstofffluss beim Umformen im Vordergrund.
Zum Beispiel wird beim Makrotiefziehen von komplexeren Bauteilgeometrien der Werkstofffluss partiell mit Hilfe von Ziehsicken gehemmt. Damit soll eine gleichmäßige Wanddicke des
Bauteils erreicht werden. Eine alternative Methode ist die lokal unterschiedliche Schmierung
des Werkzeuges. Diese beiden Einflussmöglichkeiten können aufgrund der Größenverhältnisse, die beim Mikrotiefziehen vorliegen, schlecht oder nur unter hohem Kostenaufwand
angewandt werden.
Eine alternative Lösung wäre der Einsatz von zwei unterschiedlichen Werkstoffen mit unterschiedlichen Reibzahlen im selben Werkzeug, die den Werkstofffluss, beispielsweise eines
Bleches, lokal unterschiedlich beeinflussen. Eine gezielt eingestellte heterogene Werkstoffzusammensetzung des Werkzeuges soll generiert werden. Dafür soll ein Lasergenerierprozess, das Selektive LaserschMelzen (SLM), eingesetzt werden.
Das SLM ist ein schichtweiser Generierprozess, bei dem aus einem umgewandelten CADModell direkt ein Bauteil erzeugt wird. Hierbei wird das CAD-Modell elektronisch in mehrere,
gleich große Schichten unterteilt. Ein dreidimensionales Fertigungsproblem wird so in einer
Vielzahl von zweidimensionalen, einfachen, sich wiederholenden Schritten unterteilt, die
nacheinander abgearbeitet werden. Die Schichthöhe wird durch einen höhenverstellbaren
Tisch eingestellt, der sich jeweils um die Schichthöhe senkt. Im selektiven Laserschmelzen
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werden die einzelnen Schichten aus einem schmelzbaren Pulver gebildet, die Struktur wird
mittels eines Lasers erzeugt.
Damit bietet das SLM-Verfahren die Möglichkeit, aus einem Pulverbett Funktionsbauteile zu
erstellen. Dabei können nahezu beliebige Geometrien, z.B. mit Überhängen, erzeugt werden. Eine Evaluierung der unterschiedlichen Einflussmöglichkeiten auf die Bauteilqualität
wurde in unterschiedlichen Arbeiten behandelt. So beschrieb Van Elsen die wichtigsten Einflussmöglichkeiten für das selektive Laserschmelzen. Hierbei konnten 12 wichtige Parameter
identifiziert werden, die teilweise anlagenabhängig und teilweise frei einstellbar waren, vgl.
[1]. Die Arbeit unterstützte die Beobachtungen von Kruth et al., dass schon leichte Variationen der Prozessparameter große Auswirkungen auf die Eigenschaften der generierten Bauteile hatten [2]. Die Arbeitsgruppe untersuchte dieses Verhalten anhand unterschiedlicher
Eigenschaften, wie zum Beispiel der Porosität. Auch Rehme und Emmelmann untersuchten
die Einflussmöglichkeiten auf die Bauteilqualität. Der Schwerpunkt ihrer Arbeit lag auf der
Reproduzierbarkeit der erwünschten Eigenschaften. Hierbei wurden verschiedene Planungsregeln für den Bau von Bauteilen formuliert, um optimierte Eigenschaften erzeugen zu können [3]. Die Arbeiten zeigten, dass je nach eingesetzten Materialien ein stabiles
Prozessfenster für gewünschte Bauteilqualitäten eng gefasst war. Bei der Generierung von
Werkzeugen wird ein möglichst hartes und gleichzeitig verschleißbeständiges Gefüge angestrebt. Um defektfreie Werkzeuge herstellen zu können, sind Werkstoffe mit einem duktilen
Charakter aufgrund der prozessbedingten entstehenden thermischen Spannungen von Vorteil. Das steht im Widerspruch zu den gewünschten Werkzeugeigenschaften und stellt eine
der größten Herausforderungen bei der Etablierung dieses Verfahrens dar [4]. Es werden
bereits diverse einkomponentige Werkstoffe für SLM-Bauteile verschiedener Anwendungen
eingesetzt. Im Vordergrund stehen dabei Stahlsorten wie z.B. 1.4404 und 1.2343 oder
TiAl6V4. Kruth et al. erarbeiteten eine Übersicht an verwendeten Materialien. Wilkes et al.
verarbeiteten ZrO2 mittels SLM. Schwerpunkte lagen auf der Dichte des Materials und der
Bruchzähigkeit [5, 6, 7]. Wenig untersucht ist bisher das Reibverhalten von SLM-generierten
Werkzeugen. Dies ist besonders für den Werkzeugeinsatz beim Umformen von Interesse, da
hier Reibverhalten zum Verschleiß und der Lebensdauer der produzierten Werkzeuge sowie
zum Reibverhalten getroffen werden können.
Ziel dieser Studie ist es, die Reibzahl lasergenerierter Materialien in Abhängigkeit des Anpressdruckes und der Reibgeschwindigkeit zu identifizieren. Als Werkstoff wurde Stellite 21,
eine Kobaltbasislegierung, verwendet. Das Pulver dieser Legierung wurde für Beschichtungsverfahren entwickelt und wies daher eine gute Eignung für den gewählten Verarbeitungsprozess auf.
2
Experimentelle Durchführung
2.1
SLM
Im vorliegenden Fall wurde ein SLM Realizer250 der Firma MTT benutzt. Das Prinzip des
selektiven Laserschmelzens ist in Bild 1 dargestellt. Eine Auflistung der Maschineneinstellungen befindet sich in Tabelle 1.
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Bild 1:
Prinzip Selektives Laser Schmelzen (SLM)
Tabelle 1: Maschineneinstellungen des SLM Realizer250
Laser
single mode Faserlaser
Max. Laserleistung
200 W
Strahlqualität
M² = 1.1
Wellenlänge
1064 nm
Laserstrahlsteuerung
Optik
2D Scanner
F-Theta Optik
Brennweite
Bauraum
Heizplatte
Prozessatmosphäre
Substratplatte
250 mm
250*250*240 mm³
< 380 °C
Argon
1.4301
Es wurden Proben aus Stellite 21, Korngröße -55 +20 µm, mittels SLM generiert. Die Abmessungen der hierfür erstellten CAD-Modelle waren 15x15x3 mm³. Die oberen Kanten
wurden abgerundet, so dass die Funktionsfläche ca. 80 mm² besaß. Sämtliche Proben wurden mit dem gleichen Parametersatz generiert, um Einflüsse aus der Herstellung
auszuschließen. Die lasergenerierten Körper wurden aus Stellite 21 mit 250 µs Belichtungszeit, 180 W Laserleistung, 50 µm Punktabstand, 75 µm Lagenhöhe und einer meanderförmigen Belichtungsstrategie erstellt. Diese Körper wurden als Reibkörper in einem Reibversuchsstand eingebaut.
2.2
Reibversuchsstand
Für die Ermittlung der Reibzahlen wurde der nachfolgend beschriebene experimentelle Aufbau verwendet. Das Prinzip ist in Bild 2 dargestellt. Zwischen zwei lasergenerierte Proben
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wurde ein Streifen aus 1.4310 geklemmt und mit einer vorgegebenen Kraft, der Anpresskraft
Fx, fixiert. Im vorliegenden Fall wurde mittels eines Federsystems die Anpresskraft am Anfang vorgegeben. Der realisierte Aufbau für die Probenhalterung ist in Bild 3 dargestellt. Der
Streifen wurde mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, der Zuggeschwindigkeit, zwischen
den beiden Reibkörpern gezogen und die dafür benötigte Kraft Fy gemessen. Für die Reibzahlen wurden Zeitreihen aufgenommen, um Aufschluß über Streuung und systematische
Veränderungen, z.B. aufgrund von Verschleiß zu erhalten. Die Berechnung der Reibzahlen
erfolgte nach Gleichung 1.
(1)
Für die einzelnen Versuche wurden jeweils zwei identisch lasergenerierte Reibkörper poliert
und eingesetzt. Deren Oberflächen wurden parallel zueinander ausgerichtet, um eine
gleichmäßige Flächenpressung zu erreichen. Für die Bestimmung der Reibzahlen wurden
drei unterschiedliche Anpressdrücke und drei unterschiedliche Zuggeschwindigkeiten verwendet. Für jede Kombination aus Anpressdruck und Reibgeschwindigkeit wurde eine
Versuchsreihe durchgeführt, die aus zehn Streifenzugversuchen bestand. Die Reibkörper
wurden währenddessen nicht gewechselt. Das Streifenmaterial war 1.4310 Unterlagsfolie
der Firma Hasberg-Schneider. Unterlagsfolie wurde benutzt um eine konstante Dicke der
Streifen zu garantieren. Laut Herstellerangaben beträgt die Dickentoleranz für die Streifen
±0,006 mm [8]. Die Zugfestigkeit ist mit 1600 – 1800 N/mm² angegeben. Weiterhin ist das
Material blank gewalzt, die Härte beträgt 410 bis 520 HV. Eigene Messungen zeigten eine
Oberflächenrauheit für Ra = 1,1 µm bzw. Rz = 2,2 µm in Walzrichtung. Die einzelnen Streifen
hatten eine Dicke von 0,2 mm, Länge 100 mm, Breite 14 mm. Die Reiblänge betrug 20 mm
pro einzelnen Streifen. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Parameter für den Streifenzugversuch dargestellt. Die Versuche wurden ohne Schmiermittel durchgeführt, um die
Bedingungen des angestrebten Umformprozesses möglichst gut nachzubilden; wegen der
Problematik der Reinigung nach dem Umformen wird ein schmierstoffloser Prozess angestrebt. Die Proben wurden vor jeder Versuchsreihe mit Ethanol gereinigt und getrocknet.
Nach jeder Versuchsreihe wurden die Reibkörper poliert, um den Ursprungszustand wiederherzustellen. Die Zuggeschwindigkeiten für die Streifen wurden konstant gehalten.
Auswerteeinhei
t
Datenflus
s
Kraftmessdos
e
Kraftmessdose
Fy Streifen
Reibkörper
Führun
g
Fx
Bild 2:
Prinzipienskizze Reibzahlbestimmung
Anpresskraf
t
Fx
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Bild 3:
Reibversuchsaufbau: Probenhalterung mit eingebauten Reibkörpern und
Streifen.
Die Messfrequenz für die Aufnahme der Kräfte betrug 100 Hz. Hiermit konnten beispielsweise bei einer Zuggeschwindigkeit von 0,2 mm/s und einer Zuglänge von 20 mm 10000
Messwerte je Kraftkomponente für die Berechnung der Reibzahl aufgenommen werden. Der
Kraftverlauf sowie der daraus resultierende Reibzahlverlauf einer einzelnen Messung sind in
Bild 4a und b exemplarisch dargestellt.
Bild 4:
a) Kraftverlauf über Reiblänge b) Reibzahlverlauf über Reiblänge. Anpresskraft
1 N/mm², Zuggeschwindigkeit 0,2 mm/s.
Es wurde die gesamte Reiblänge von 20 mm für die Berechnung der Reibzahlen verwendet.
Der Reibzahlverlauf, exemplarisch dargestellt in Bild 4b, wurde gemittelt. Die Kraft Fx ändert
sich beim Start des Streifenzugversuches. Eine Nachregelung erfolgte nicht, da die Anpresskraft über ein mechanisches Federsystem aufgebracht wurde. Ein Einlaufverhalten wäre
vielleicht eher an der Streuung zu identifizieren als an den mittleren Reibzahlen. Die Streuung setzt sich aus den Fehlern der Kräfte Fx und Fy zusammen und wurde in dieser Arbeit
mittels der Gausschen Fehlerfortpflanzung zu einem Gesamtfehler für die Reibzahl errechnet.
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Tabelle 2: Parameter für den Reibversuch
Anpressdruck
1; 5; 10 N/mm²
Zuggeschwindigkeit
0,2; 1; 5 mm/s
Streifenzugmaterial
1.4310 Unterlagsfolie
Probenmaterial
Schmierung
3
Stellite 21
ohne
Ergebnisse
Bild 5 zeigt die Mittelwerte der einzelnen Reibzahlverläufe über der Anzahl der gezogenen
Streifen bei unterschiedlichen Anpressdrücken und Zuggeschwindigkeiten. Die Reibzahlen
variieren unabhängig von Anpresskraft und Zuggeschwindigkeit zwischen 0,1 und 0,2. Dabei
sind drei Fälle zu beobachten. Dies sind ein Abfall, ein Anstieg und ein konstanter Verlauf
der Reibzahlen. Fall 1, ein Abfall kann in Bild 5e beobachtet werden. Dieser wird vor allem
durch den Wert des Streifens 1 dieser Versuchsreihe vorgegeben. Die restlichen Werte
schwanken zwischen 0,17 und 0,14. Ein Anstieg der Reibzahlen ist in Bild 5a, b und g zu
erkennen. Diese unterscheiden sich in der Art des Anstiegs. Die Reibzahlen für den
niedrigsten Anpressdruck und die niedrigste Zuggeschwindigkeit, aufgetragen in Bild 5a,
pendeln sich ab dem vierten Wert auf einen konstanten Verlauf ein. Die ersten Werte zeigen
hohe Streuungen. Die Reibzahlen in Bild 5b und g zeigen auch einen Anstieg. Dieser lässt
sich jedoch besser durch einen Sprung beschreiben. Ein stufenförmiger Verlauf ist die Folge.
Innerhalb des Sprunges erhöht sich gleichzeitig die Streuung der gemessenen Reibzahlmittelwerte. Ein konstanter Verlauf der Reibzahlen zeigt sich in den Bildern 5c, d, f, h und i. Die
einzelnen Reibzahlmittelwerte variieren unter dem Wert 0,15. Einzelne Ausreißer existieren
nach oben.
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Bild 5:
Mittelwerte der Reibzahlverläufe, unterschiedliche Zuggeschwindigkeiten und
Anpressdrücke
Werden nur die Streuungen betrachtet so ist erkennbar, dass für den ersten Streifen die
Streuung stärker ist als in den nachfolgenden Werten. Die Streuungen in 5c und 5h reihen
sich nicht in dieses Verhalten ein. In 5c sind die Streuungen sehr klein, in 5h sind die Streuungen für alle Streifenzugversuche groß. Ein Einlaufverhalten zeigt sich deutlich an den
Streuungen aber nicht an den Reibzahlen innerhalb einzelner Versuchsreihen.
In Bild 6 sind die Reibzahlmittelwerte der einzelnen Versuchsreihen für die Anpresskräfte
über die Zuggeschwindigkeiten zusammengefasst. Die Reibzahlmittelwerte variieren je nach
Anpressdruck und Zuggeschwindigkeit zwischen 0,12 und 0,17. In Bild 6a und b ist ein Maximum bei 1 mm/s Zuggeschwindigkeit sichtbar. Die Streuungen lassen für diese beiden
Tendenzen allerdings keine Aussage zu einem klaren Trend zu. Wird der Anpressdruck auf
10 N/mm² erhöht so sinkt der Reibzahlmittelwert mit steigender Zuggeschwindigkeit.
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Bild 6:
Reibzahlmittelwerte der Anpresskräfte über die Zuggeschwindigkeit: a) 1 N/mm²;
b) 5 N/mm², c) 10 N/mm².
Eine von den Ausreißern bereinigte Auftragung ist in Bild 7 dargestellt, um mögliche Trends
deutlicher darzustellen. Hierzu wurden die Reibzahlverläufe 5a und e bereinigt. In 5a wurden
die ersten zwei Werte nicht in die Berechnung einbezogen. Reibzahlverlauf 5e ist ohne den
ersten Wert dargestellt. Das Kriterium war eine hohe Abweichung der Reibzahl. Diese sollte
um mindestens 30% von den übrigen Werten einer Versuchsreihe abweichen. Die sprunghaften Anstiege in 5b und g wurden nicht bereinigt, da hier mehrere aufeinander folgende
Werte erhöhte Reibzahlen aufwiesen. Die Streuungen wurden nicht als Kriterium herangezogen. Ein lokales Maximum tritt bei allen drei Kurven bei 1 mm/s Zuggeschwindigkeit auf.
Die Erhöhung der Zuggeschwindigkeit auf 5 mm/s erniedrigte den Reibzahlmittelwert nur
gering und reduzierte die Streuung für 7a und c deutlich.
Bild 7:
Bereinigte Datenaufbereitung zur Verdeutlichung von Trends; a) 1N/mm²;
b) 5 N/mm²; c) 10 N/mm².
a)
b)
Bild 8:
Reibkörperoberfläche, a): vor Versuch, b): nach Versuch; 1 N/mm² Anpressdruck,
1mm/s Zuggeschwindigkeit.
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Die verwendeten Reibkörperoberflächen für die Versuchsreihe 5b, 1mm/s Zuggeschwindigkeit und 1 N/mm² Anpresskraft, sind im Bild 8 dargestellt. In Bild 8b ist die Reibfläche nach
der Versuchsreihe zu sehen. Nach der Versuchsreihe existieren einige Ablagerungen auf der
Oberfläche der Reibkörper sowie ein großer Ausbruch. Die Ablagerungen waren nach jeder
durchgeführten Versuchsreihe, unabhängig von den Reibzahlen, vorhanden.
4
Diskussion
In der vorliegenden Untersuchung wurden die Reibzahlen in Abhängigkeit unterschiedlicher
Anpressdrücke und Zuggeschwindigkeiten an der Materialkombination Stellite 21 und 1.4310
im schmiermittelfreien Zustand gemessen. Die Reibzahlen wurden in zwei unterschiedlichen
Zusammenhängen interpretiert, zum einen als einzelne Mittelwerte eines Streifenzugversuches. Diese wurden innerhalb einer einzelnen Versuchsreihe interpretiert. Die Reibzahlen
mehrerer aufeinander folgender Streifen einer Versuchsreihe wurden nochmals gemittelt. Als
weiteres Maß für den Einfluss der Anpresskräfte und Zuggeschwindigkeiten wurden die
Streuungen der Reibzahlen gewählt. Eine Abhängigkeit der Reibzahl von Anpresskraft und
Zuggeschwindigkeit konnte festgestellt werden. Dies galt sowohl für die einzelnen Reibzahlen als auch für die Reibzahlmittelwerte einer Versuchsreihe. Die Streuungen der Reibzahlen
konnten durch die Zuggeschwindigkeit beeinflusst werden.
Die erhöhten Streuungen können die zwei folgenden möglichen Ursachen haben:
 Streifen und Reibkörper stehen nicht parallel zueinander
 Eine überproportionale Änderung der Kraft Fy
Im ersten Fall würde der Streifen während des Streifenzugversuches nicht senkrecht gezogen werden. Die Möglichkeit bestände zum einen, dass die Streifen über eine Kante
gezogen würden, zum anderen wäre eine ungleichmäße Flächenpressung die Folge. Die
aufgezeichnete Kraft Fy bestände zudem auch aus einer x- und einer y-Komponente, die
berechnet werden müssten. Die Parallelität der Backen wurde vor den einzelnen Versuchsreihen überprüft. Zudem wurden die Probenhalterung und die Halterung für die Streifen
senkrecht zueinander ausgerichtet. Diese Effekte können als Ursache für die erhöhten
Streuungen daher ausgeschlossen werden.
Ändert sich während des Streifenzugverlaufes eine der Kräfte so lässt dies auf einen erhöhten Widerstand zwischen Streifenmaterial und Reibkörper schließen. Dieser kann sprunghaft
oder kontinuierlich sein. Ein sprunghafter Anstieg kann mit einem Ausbruch in der Oberfläche, einer Verschweißung oder einem mechanischen Verhaken der Reibkörperoberfläche
und des Streifenmaterials erklärt werden. Ein wachsender Anstieg der Reibzahl ist ein Hinweis auf einen adhäsiven Prozess. Streifen 3 der Versuchsreihe mit 1 N/mm² Anpressdruck
und 0,2 mm/s Zuggeschwindigkeit zeigt eine solche Spur, vgl. Bild 9. Zusätzlich ist der Reibzahlverlauf dargestellt. Eine deutliche Verschleißspur ist auf dem Streifen zu erkennen. Der
Reibzahlverlauf zeigt einen schwankenden Verlauf mit mehreren Maxima über die Reiblänge
von 20 mm. Hierbei scheint sich der Widerstand des Streifens erhöht zu haben, bis sich der
Streifen lösen konnte.
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Bild 9:
Streifen 3, 1 N/mm², 1 mm/s; Reibzahlverlauf über Reiblänge.
Die Reibzahlmittelwerte über die Zuggeschwindigkeiten sind für die einzelnen Anpresskräfte
in Bild 6 und von Ausreißern bereinigt in Bild 7 dargestellt. Die unbereinigten Daten zeigten
ein Maximum bei 1 mm/s Zuggeschwindigkeit an. Bei 10 N/mm² verschob sich das Maximum
in Richtung der 0,2 mm/s Zuggeschwindigkeit. Jedoch war dieser Ausschlag im Vergleich zur
Größenordnung der Reibzahlen sehr klein. Eine Bereinigung der Daten von den Ausreißern
zeigte einen ähnlichen Verlauf für die Daten. Die Reibzahlmittelwerte lagen enger zusammen, deren Anordnung zeigte dieselben Ausschläge wie die unbereinigten Daten. Die
Maxima lagen alle drei bei 1 mm/s Zuggeschwindigkeit. Eine Erhöhung der Anpresskraft um
eine Größenordnung erniedrigte die Reibzahlmittelwerte von 0,17 auf 0,14. Diese Reduzierung ist vernachlässigbar, da die Reibzahlwerte sehr eng beieinander liegen. Die Reibzahlmittelwerte bewegten sich zwischen 0,14 und 0,12 bei einer Erhöhung der
Zuggeschwindigkeit. Die steigende Zuggeschwindigkeit reduzierte jedoch die Streuung der
Werte und hatte dadurch einen stabilisierenden Effekt auf die Reibzahlen. Für die Einstellung
eines gleichmäßigen Reibverhaltens scheint daher eine hohe Anpresskraft sowie hohe Zuggeschwindigkeiten ratsam zu sein.
Die Reibzahlen zeigen Ausreißer nach oben. Erhöhte Streuungen sind nicht nur bei diesen
Ausreißern vorhanden. Die Ursache für die erhöhten Streuungen während einzelner Reibzahlmessungen ist die Änderung der Kraft Fy. Die wahrscheinliche Ursache hierfür ist der
auftretende Verschleiß an den Reibkörpern und den Streifen aufgrund von Adhäsionsverschleiß durch Mikroverschweißungen. Messungen an Aluminiumstreifen zeigten ähnliche
Reibzahlwerte an, vgl. [9]. Diese Untersuchungen wurden allerdings mit Schmierung durchgeführt. Messungen, die am selben Versuchsstand mit Stellite 21 an 1.4301 Streifenmaterial
ohne Schmierung durchgeführt wurden, zeigten auch ähnliche Ergebnisse, vgl. [10]. Diese
streuten allerdings in einem breiteren Bereich.
5
Schlussfolgerungen
Die Reibzahl lasergenerierter Stellite 21 Bauteile wurde in Abhängigkeit der Zuggeschwindigkeit und des Anpressdruckes an 1.4310 gemessen. Auf Schmierung wurde hierbei verzichtet. Die ermittelten Reibzahlen variierten zwischen 0,1 und 0,2. Ein Einlaufverhalten
konnte anhand der Streuung festgestellt werden. Die ersten Streifenzugversuche zeigten in
der Regel höhere Streuungen an als die nachfolgenden Versuche. Die Abhängigkeit der
Reibzahlen von der Anpresskraft und der Zuggeschwindigkeit waren im untersuchten Bereich sehr gering. Die Zuggeschwindigkeit reduzierte die Streuung.
R. Doll, K. Partes, F. Vollertsen
6
Danksagung
Wir danken insbesondere der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Finanzierung des
Teilprojektes C1 des SFB 747 Mikrokaltumformen.
Wir danken Fabiano Amorim für die experimentelle Unterstützung dieser Untersuchungen.
7
Literatur
[1]
M. Van Elsen: Complexity of Selective Laser Melting: a new optimisation approach;
Dissertation, Katholieke Universiteit Leuven, 2007. 1-185
[2]
J.P. Kruth; P. Peeters; T. Smolderen; J. Bonse; T. Laoui; L. Froyen: Comparison
between CO2 and Nd: YAG lasers for use with selective laser sintering of steel-copper
powders. International Journal for CAD (CAM Computional Graphics) 13, 1998, 95-110
[3]
O. Rehme, C. Emmelmann: Reproducibility for properties of Selective Laser Melting
Products, Proceedings of the Third International WLT Conference on Lasers in Manufacturing, AT-Fachverlag Gmbh, 2005, 227-232
[4]
C. Emmelmann; O. Rehme; A. Daniel; A. Lorenz; W. Thölke: Laserinnovationen für den
Werkzeug- und Formenbau, Schweizer Industrie-Magazin Maschinenbau, 2004, 1-6
[5]
C. Over; W. Meiners; K. Wissenbach; M. Lindemann; J. Hutfless: Laser melting: a new
approach for the direct manufacturing of metal parts and tools, Proc. of Euro-u Rapid,
Int. User’s Conf. on Rapid Prototyping & Rapid Tooling & Rapid Manufacturing, 2002,
1-6
[6]
J.P. Kruth; G. Levy; F. Klocke; T.H.C. Childs: Consolidation phenomena in laser and
powder-bed based layered manufacturing. Annals of the CIRP, Vol. 56/2, 2007, 730759
[7]
J. Wilkes; K. Wissenbach: Rapid manufacturing of ceramic components by selective
laser melting. Proceedings of the Fourth International WLT-Conference on Lasers in
Manufacturing, AT-Fachverlag GmbH, 2007, 207-211
[8]
http://www.hasberg-schneider.de/deutsch/techinfo.html, date of last access: 13.07.09
[9]
G. Habedank; Z. Hu; F. Vollertsen: Reibverhalten von Werkstoffen für Mikrotiefwerkzeuge. Reibung- und Verschleißprüfung, Vol 49, 2007, 1-6
[10] R. Doll, K. Partes, F. Vollertsen: Friction Measurements on Graded Metal Matrix
Composites Generated by Selective Laser Melting, Proceedings of the Fifth International WLT-Conference on Lasers in Manufacturing, 2009, AT-Fachverlag GmbH,
189-194