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Additive manufacturing of hot-forming dies using laser powder bed fusion and wire arc direct energy deposition technologies

Additive Fertigung von Warmumformwerkzeugen unter Verwendung von Laser Powder Bed Fusion und Wire Arc Direct Energy Deposition Technologien

  • Additive technologies are now widely used for the production of complex precise parts and have high potential for the production of forming dies. In this work, hot-forming dies optimized for additive manufacturing were developed and produced with wire arc direct energy deposition (WA-DED) and laser powder bed fusion (L-PBF) technologies. The concept of lightweight hot-forming dies with a 2D-lattice structure was developed, which reduced the weight of each die by 56%, from 14.2 kg to 6.1 kg, in production using L-PBF. Maraging/precipitation-hardened steel 17-4PH was used as an alternative to traditional hot-working steels with slightly lower mechanical properties and a much higher processability in the additive manufacturing process. The workability of the manufactured dies was confirmed by forging tests on an industrial screw press.
  • Additive Technologien sind derzeit für die Herstellung komplexer, präziser Teile weit verbreitet und weisen ein hohes Potenzial für die Herstellung von Umformwerkzeugen auf. In dieser Arbeit wurden Warmumformwerkzeuge, die für die additive Fertigung optimiert sind, entwickelt und mit den Technologien WA-DED (Wire Arc Direct Energy Deposition) und L-PBF (Laser Powder Bed Fusion) hergestellt. Es wurde ein Konzept für Leichtbau-Warmumformwerkzeuge mit einer 2D-Gitterstruktur entwickelt, das das Gewicht jedes Werkzeugs bei der Produktion mit L-PBF um 56 % von 14,2 kg auf 6,1 kg reduzierte. Als Alternative zu konventionellen Warmarbeitsstählen wurde der martensitische/ausscheidungsgehärtete Stahl 17-4PH verwendet, der geringfügig niedrigere mechanische Eigenschaften und eine wesentlich bessere Verarbeitbarkeit im additiven Fertigungsprozess aufweist. Die Verwendbarkeit der hergestellten Gesenke wurde durch Schmiedeversuche auf einer industriellen Schraubspindelpresse nachgewiesen.

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Metadaten
Author: Artem AlimovORCiD, Alexander Sviridov, Felix Jensch, Benjamin Sydow, Sebastian HärtelORCiD
DOI:https://doi.org/10.3390/met13111842
Document Type:Scientific article
Language:English
Year of Completion:2023
Release Date:2023/12/06
Tag:Additive Fertigung; L-PBF; WA-DED; WAAM; Warmumformwerkzeuge
Additive manufacturing; Hot-forming dies; L-PBF; WA-DED; WAAM
GND Keyword:Warmumformen; Rapid Prototyping (Fertigung); Selektives Laserschmelzen
Fundername (not EU):Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) / Open-Access-Publikationskosten (2023 -2025) / 512881332
Source:Erstveröffentlichung: Alimov, A.; Sviridov, A.; Sydow, B.; Jensch, F.; Härtel, S. Additive Manufacturing of Hot-Forming Dies Using Laser Powder Bed Fusion andWire Arc Direct Energy Deposition Technologies. Metals 2023, 13(1842). https://doi.org/10.3390/met13111842
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Hybride Fertigung
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
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