TY - JOUR A1 - Müller, Vinzenz A1 - Klement, Oliver A1 - Sander, Steffen A1 - Biegler, Max A1 - Rethmeier, Michael T1 - Recycling of Stainless Steel Milling Chips for Additive Manufacturing: A Three-Stage Comminution Approach Using a Fine Impact Mill N2 - The production of conventional metal powders for additive manufacturing process is energy intensive and costly. This study introduces a sustainable alternative by recycling stainless steel milling chips as feedstock for laser-powder directed energy deposition. The recycling process employs a three-stage mechanical comminution method utilizing a fine impact mill UPZ100 from Hosokawa Alpine AG. Characterization of the resulting powders is conducted through particle morphology analysis, flowability tests, and mechanical property assessments. The chip-derived powders exhibit comparable aspect ratios and sphericity to conventional water atomized powders, though with reduced flowability due to a pronounced fine fraction content. Elevated levels of oxides are observed, leading to the formation of an oxide layer on specimen blocks, without impairing the mechanical properties. Analyses of porosity, microstructure, and hardness indicate no significant differences when compared to conventional powders from water or gas atomization. This recycling approach not only mitigates waste but also enhances the potential for a circular and sustainable manufacturing process in the additive manufacturing industry and beyond. KW - Directed Energy Deposition KW - Recycling KW - Stainless steel KW - Comminution KW - Powder characteristics PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-652037 DO - https://doi.org/10.1088/1757-899X/1332/1/012014 SN - 1757-8981 VL - 1332 IS - 1 SP - 1 EP - 7 PB - IOP Publishing AN - OPUS4-65203 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Witte, Julien T1 - The Impact of Ultrasonic-Assisted Milling and Alloying Elements on the Surface Integrity of Additively Manufactured Iron Aluminides N2 - The increasing focus on energy and resource efficiency has driven the implementation of additive manufacturing (AM) of high-performance materials, particularly in lightweight constructions with optimization of material efficiency. Iron aluminides (FeAl) hold great potential due to their low density, excellent corrosion and wear resistance, high-temperature stability, and vast availability. However, the inherent heterogeneity and anisotropy of FeAl-AM structures pose significant challenges, especially regarding hardness and brittleness. These material characteristics complicate the mostly necessary post-processing via mechanical finish machining, often resulting in elevated cutting forces, accelerated tool wear, and suboptimal surface integrity. Ultrasonic-assisted milling (USAM), a hybrid machining process, offers significant advantages over conventional milling (CM), including the reduction of cutting forces and tool wear. Notably, USAM has been demonstrated to decrease surface defect density and mitigate tensile residual stresses, while potentially inducing beneficial compressive residual stresses within the depth profile of the component’s surface. These effects can significantly enhance crack propagation resistance, improve corrosion behavior, and extend the fatigue life of components in safety-relevant applications. The present study investigates the effects of additional alloying elements such as molybdenum, nickel, titanium and Vanadium in FeAl as well as milling parameters, including cutting speed vc and feed rate fz, on the surface integrity with special regard to residual stress formations. T2 - 4th International Conference on Advanced Joining Processes CY - Coimbra, Portugal DA - 16.10.2025 KW - Additive Manufacturing KW - Wear Protection KW - Ultrasonic-assisted Milling KW - Iron-aluminides KW - MPEA KW - Surface Integrity KW - Residual Stresses PY - 2025 AN - OPUS4-65235 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Ultraschallunterstütztes Fräsen innovativer metallischer Werkstoffe zur Optimierung von Oberflächenintegrität und Werkzeugverschleiß Neueste Erkenntnisse und Perspektiven im Kontext der Komponentensicherheit N2 - Der Vortrag behandelt ultraschallunterstütztes Fräsen als innovative Technologie zur Bearbeitung schwer zerspanbarer metallischer Werkstoffe und deren Einfluss auf Oberflächenintegrität, Werkzeugverschleiß und Komponentensicherheit. Ausgangspunkt ist die Herausforderung durch hohe Festigkeit, heterogene Gefüge und Eigenspannungen bei konventioneller und additiver Fertigung (z. B. Ni-, Co-Legierungen, Eisen-Aluminide). Diese Faktoren führen zu erhöhten Prozesskräften, Werkzeugverschleiß und nachteiligen Oberflächeneigenschaften. Ultraschallunterstützung reduziert Zerspankräfte, stabilisiert Prozesse bei AM-Bauteilen und verbessert die Oberflächengüte durch Einbringung von Druckeigenspannungen. Untersuchungen zeigen: Optimale Amplituden (ca. 4 µm) minimieren Eigenspannungen und Defekte, erhöhen die Ermüdungsfestigkeit und verlängern die Werkzeugstandzeit. Bei Eisen-Aluminiden und DED-Arc-gefertigten Bauteilen konnten deutliche Verbesserungen in Rauheit, Kraftverlauf und Verschleiß erzielt werden. Für Co-/Ni-Legierungen wurde zusätzlich die Wirksamkeit durch Legierungsmodifikation nachgewiesen. Perspektivisch bietet die Technologie Potenzial für Lebensdauersteigerung hochfester Bauteile, Integration von Oberflächenverfestigung in den Fräsprozess und Reduktion von Nachbearbeitungsschritten. Geplante Projekte adressieren Hochentropielegierungen, Mehrkomponentenwerkstoffe und hybride Fertigungsstrategien. Insgesamt zeigt sich, dass US-Fräsen eine Schlüsselrolle für ressourceneffiziente, sichere und leistungsfähige Komponenten in Leichtbau und Hochtemperaturanwendungen einnehmen kann. T2 - 4. Wissenschaftliches Forum zur ULTRASONIC-Bearbeitung CY - Jena, Germany DA - 12.11.2025 KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen KW - Oberflächenintegrität KW - Werkzeugverschleiß KW - Zerspankräfte KW - Additive Fertigung (DED-Arc, AM) KW - Eisen-Aluminid KW - Co-/Ni-Legierungen KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Eigenspannungen KW - Lebensdauersteigerung KW - Hybridfertigung KW - Hochentropielegierungen (MPEA) PY - 2025 AN - OPUS4-65240 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk T1 - Begrüßung und Vorstellung der BAMund des Fachbereichs 9.2 - Zentrale Forschungswerkstatt N2 - Die Zentralwerkstatt der BAM übernimmt die Fertigung und Konstruktion komplexer Prüf- und Versuchseinrichtungen und adressiert zugleich zentrale Forschungsthemen zur Werkstoff- und Komponentensicherheit. Dazu gehören die Entwicklung innovativer Fertigungstechnologien, ressourceneffiziente Verarbeitungskonzepte für hochfeste und additive Komponenten sowie die Untersuchung von Fertigungseinflüssen auf Oberflächenintegrität und Werkstoffdegradation. Ein besonderer Fokus liegt auf der H₂-Sicherheit, insbesondere der Fertigung und Prüfung von Hohlzugproben für Wasserstoff-Pipelines. Ergänzend werden Automatisierungslösungen, digitale Methoden und moderne Spanntechnik zur Effizienzsteigerung eingesetzt. Die Arbeiten sind eng mit den BAM-Kompetenzzentren AM@BAM, H2Safety@BAM und WIND@BAM verzahnt und leisten einen Beitrag zur Energiewende sowie zur Normung und zum Technologietransfer. T2 - 37. Stammtisch Metall des "Der Mittelstand BVMW e.V. " CY - Berlin, Germany DA - 17.09.2025 KW - Werkstoffsicherheit KW - H₂-Sicherheit KW - Additive Fertigung KW - Ressourceneffizienz KW - Automatisierung in der Fertigung KW - Prüftechnikentwicklung KW - Normung und Technologietransfer KW - Oberflächenintegrität PY - 2025 AN - OPUS4-65245 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schröpfer, Dirk T1 - HGF-AK "Bau wissenschaftlicher Geräte" - Neues aus der BAM / Fachbereich 9.2 N2 - In dieser Präsentation werden die neuesten Herausforderungen und der Stand des Fachbereiches 9.2 für die Mitarbeit im AK des HGF "Bau wissenschaftlicher Geräte" dargestellt. Hierfür werden Neuigkeiten aus dem Bereich Materialprüfung in der BAM präsentiert und mit den Arbeiten der Zentralwerkstatt, die hierfür notwendig sind, in Zusammenhang gebracht. T2 - 20. Jahrestagung des Helmholtz-Arbeitskreis "Bau wissenschaftlicher Geräte" CY - Jülich, Germany DA - 07.05.2025 KW - Fertigungskompetenz KW - Fertigungsverfahren PY - 2025 AN - OPUS4-65243 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dzugan, J. A1 - Lucon, E. A1 - Koukolikova, M. A1 - Li, Y. A1 - Rzepa, S. A1 - Yasin, M.S. A1 - Shao, S. A1 - Shamsaei, N. A1 - Seifi, M. A1 - Lodeiro, M. A1 - Lefebvre, F. A1 - Mayer, U. A1 - Olbricht, Jürgen A1 - Houska, M. A1 - Mentl, V. A1 - You, Z. T1 - ASTM interlaboratory study on tensile testing of AM deposited and wrought steel using miniature specimens N2 - An interlaboratory study, involving eigth international laboratories and coordinated by COMTES FHT (Czech Republic), was conducted to validate tensile measurements obtained using miniature specimens on additively manufactured (AM) components and artifacts. In addition to AM 316L stainless steel (316L SS), a wrought highstrength steel (34CrNiMo6V, equivalent to AISI 4340) was also used. Based on the results, a precision statement in accordance with ASTM E691 standard practice was developed, intended for inclusion in a proposed annex to the ASTM E8/E8M tension testing method. The primary outcomes of the study highlighted the agreement between yield and tensile strength measured from miniature and standard-sized tensile specimens. Furthermore, most tensile properties exhibited similar standard deviations, offering users insight into the efficacy of miniature specimen applications. KW - 316L stainless steel KW - Additive manufacturing KW - High-strength steel KW - Miniature specimens KW - Tensile tests PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2024.104410 SN - 0167-8442 VL - 131 SP - 1 EP - 13 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-60180 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Engelking, Loenz A1 - Schröpfer, Dirk A1 - Kannengießer, Thomas A1 - Eissel, Antonia A1 - Treutler, Kai A1 - Wesling, Volker T1 - Herstellung beanspruchungsgerechter Oberflächen durch Kombination innovativer additiver und abtragender Fertigungsschritte an hochbelasteten Komponenten N2 - Die additive Fertigung mittels Schweißverfahren bietet große ökonomische Vorteile für eine ressourceneffiziente Bauteilherstellung. Offene Fragen bezüglich Homogenität, Anisotropie der Schweißgefüge und den damit verbundenen Bauteileigenschaften stehen einer wirtschaftlichen Verarbeitung oftmals im Wege. Finale Bauteilgeometrie und Oberflächengüte erfordern meist komplementäre subtraktive Fertigungsschritte. Werkstoffe für hochbelastbare Komponenten sind oftmals schwer span bar. In einem Vorhaben der BAM und des ISAF wurde untersucht, wie die Modifikation der AM-Schweißzusätze und das ultraschallunterstützte Fräsen (US) die Zerspanungssituation verbessern. Der vorliegende Artikel stellt wesentliche Zusammenhänge zwischen Legierung, Gefüge und Zerspanung zweier schwer spanbarer Hochleistungslegierungen (FeNi und CoCr) dar. Großes Potenzial zeigte neben dem US die Modifikation mit Zr und Hf bei Zulegierung in das Schweißgut mittels Beschichtung von Massivdrähten bzw. Herstellung von Fülldrähten. KW - Additive Fertigung (AM) KW - Ultraschallunterstütztes Fräsen (US) KW - Werkstoffmodifikation KW - Oberflächenintegrität KW - Zerspanbarkeit schwer spanbarer Legierungen KW - Ressourceneffizienz in Prozessketten KW - Hochleistungslegierungen KW - Technologietransfer für KMU PY - 2025 SN - 978-3-96144-304-8 VL - 2026 SP - 290 EP - 298 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-65246 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Werner, Tiago T1 - Ermüdung von additiv gefertigtem Stahl AISI 316L: Zyklische plastische Verformung N2 - Das zyklische plastische Verformungsverhalten von additiv gefertigtem Edelstahl AISI 316L wurde in dehnungsgeregelten Kurzzeitfestigkeitsversuchen (LCF-Versuchen) untersucht. Dabei wurden zwei Wärmebehandlungszustände betrachtet: Beim ersten Zustand war die fertigungsbedingte zelluläre Struktur vorhanden, während sie durch die zweite Wärmebehandlung aufgelöst wurde. Untersuchungen im Transmissions-Elektronen-Mikroskop (TEM) zeigten, dass die zyklische Verformung die Zellstruktur lokal zerstörte und Gleitbänder entstanden, was die Entfestigung in diesem Fall erklärt. Für Material ohne Zellstrukturen resultierten nach zyklischer Verformung ähnliche Versetzungsstrukturen wie in konventionell gefertigtem (warmgewalzten) Material. T2 - OVGU-Kolloquium (BMDK des IWF) CY - Magdeburg, Germany DA - 23.06.2022 KW - Additive Fertigung KW - Kurzzeitfestigkeit KW - Mikrostrukturentwicklung KW - Versetzungsstrukturen KW - TEM PY - 2022 AN - OPUS4-56789 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kindrachuk, Vitaliy T1 - Computational investigation of DGG kinetics by phase-field method N2 - Non-equilibrium microstructure evolution in additive manufacturing (AM) is a major barrier for establishing a safe and sustainable application of AM in industrial processes. The constant heat source in the AM continuously affects the just-solidified grains beneath the melting pool, leading to directional grain growth (DGG). While real-time measurements of the non-equilibrium microstructure evolution is challenging, here developing a computational framework to systematically explore DGG becomes imperative. We have advanced a comprehensive approach, integrating mean-field modeling and phase-field simulations, to elucidate the dynamics of DGG under an external driving force. Our simulations unveil a steady-state power-law grain growth kinetics during DGG, characterized by the interplay between curvature-driven dynamics at grain boundary junctions and directional driving forces. T2 - Tagung DGM Additive Fertigung CY - Bremen, Germany DA - 12.06.2024 KW - Directional grain growth KW - Phase-field simulation KW - Additive manufacturing PY - 2024 AN - OPUS4-60750 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Kianinejad, Kaveh T1 - Multiscale Modelling of Creep Anisotropy in Additively Manufactured IN738LC N2 - Excellent creep resistance at elevated temperatures, i.e. T / Tm> 0.5, due to gamma-gamma’ microstructure is one of the main properties of nickel-based superalloys. Due to its great importance for industrial applications, much research has been devoted to understanding the underlying deformation mechanism in a broad spectrum of temperature and loading conditions. Additive Manufactured (AMed) nickel-based superalloys, while being governed by similar \gamma-gamma’ microstructure, exhibit AM-process specific microstructural characteristics, such as columnar grains, firm crystallographic texture (typically <001> fibre texture parallel to build direction) and compositional inhomogeneity, which in turn leads to anisotropic creep response in both stationary and tertiary phases. Despite the recent insights on the correlation between process parameters and the resulting microstructure, these materials' anisotropic creep behaviour and corresponding deformation mechanism are insufficiently understood. One reason is the lack of capable material models that link the microstructure to the mechanical behaviour. Within the present work, a multiscale approach has been developed to overcome this challenge by combining microstructure-based mesoscale and phenomenological macroscale models. The mesoscale model utilizes the Crystal Plasticity Finite Element Method (CPFEM) to include the microstructural characteristics and the relevant deformation mechanism on the polycrystalline scale. The mesoscale model was then used to perform virtual creep experiments required to calibrate the macroscale model. The developed approach has been applied to characterise the creep behaviour of AMed IN738LC. The effect of different slip systems, crystallographical texture, grain morphology, and Grain Boundary Sliding (GBS) on creep anisotropy at 850°C has been investigated. The approach's ability to capture the AM-specific characteristics and link them to the observed macroscale anisotropic response has been demonstrated, and the contribution of primary underlying deformation mechanisms to creep anisotropy has been elucidated. KW - Creep anisotropy KW - Crystal plasticity KW - Addtively manufactured Nickel-based Alloys alloy PY - 2025 SP - 1 EP - 135 PB - RWTH Aachen CY - Aachen AN - OPUS4-64598 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -