DE102019105223A1

DE102019105223A1 - Metallische Materialzusammensetzung für additiv im 3D-Laserschmelzen (SLM) hergestellte Teile

Info

Publication number: DE102019105223A1
Application number: DE102019105223.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Hübner; Maximilian Bronner; Axel Wittig
Original assignee: Kolibri Metals GmbH
Current assignee: Kolibri Metals GmbH
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-09-03
Also published as: US20230203625A1; CN115943047A; EP3930998A1; WO2020177976A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.27XX insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 zugegeben werden, wobei im Verlaufe des Lasersinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden:Wolfram im Bereich zwischen 35, 10 und 0,7 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23 M.-%,O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,1 M.-%,

Description

Eine metallische Materialzusammensetzung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist beispielsweise in dem Gegenstand der DE 100 39 144 C1 oder der WO2002/11928 A1 bekannt geworden. Dort wird ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials beschrieben. Dort wird vorgeschlagen, dass Metallpulvermischungen mit 3 Komponenten hergestellt werden. Das Ziel ist, die Erhöhung der Schmelztemperatur des fertigen Bauteiles zu erreichen.
Bei Erreichung dieses Ziels sieht die genannte Druckschrift vor, dass als Hauptbestandteil der metallischen Pulverzusammensetzung ein Eisen und weitere Pulverbestandteile verwendet werden, in elementarer, vorlegierter oder in teilweise vorlegierter Form vorliegen. Der Hauptbestandteil Eisen in der Pulvermischung wird ergänzt durch weitere Pulverelemente, die einzeln oder in beliebiger Kombination zugegeben werden, wie z.B. die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es ist anerkannt, dass die Zumischung dieser Materialien in den angegebenen Zumischungsbereichen durchaus zu einer Erhöhung der Schmelztemperatur des fertigen Bauteiles führt. Allerdings wird durch die Zumischung der oben genannten Komponenten nicht unbedingt und zwangsläufig die Härte des damit hergestellten Werkstückes verbessert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde eine metallische Materialzusammensetzung für das additive 3D-Laserschmelzen (SLM) oder das Lasersintern (SLS) oder das Auftragsschweissen der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass eine verbesserte Härte und eine verbesserte Abrasivität des damit hergestellten Werkstückes erreicht wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre der unabhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
Wenn in der folgenden Beschreibung Anwendungsbeispiele beschrieben werden, welche das Laserschmelzen (SLM) betreffen, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Dies erfolgt lediglich der einfacheren Beschreibung wegen. Alle Ausführungen, in denen die Anwendung des SLM-Verfahrens beschrieben ist, gelten in analoger Weise auch für das Lasersintern (SLS) und das Laser-Auftragsschweissen ohne dass dies explicit erwähnt ist.
Als Beispiel für einen bekannten Stahl wird die Zusammensetzung nach DIN-Norm 1.3343 genannt, das erfindungsgemäß in einer bevorzugten Ausführung als pulverisiertes Grundmaterial genommen wird. Bisher war es jedoch in der SLM-Technik nur bekannt, alle Metall-Materialien, die in DIN-Normen definiert sind zu verpulvern und im 3D-Drucker zu verarbeiten, was jedoch zu ungenügenden Werkstück-Qualitäten führte.
Die Erfindung nutzt deshalb den Vorteil des SLM-Verfahrens, durch die Hinzufügung spezieller Pulverzubereitungen die herkömmliche Pulverzubereitung zu verbessern, in dem bestimmte Partikel hinzugefügt werden, die man konventionell z.B. im Stangenpresswerk nicht hinzufügen kann. In einer bevorzugten Ausführung ist dies eine keramische Pulverzusammensetzung, die unter der Bezeichnung XW0625 vertrieben wird.
Würde man in einen herkömmlichen Schmelztiegel Stahl und Keramik füllen und das Gemisch auf Schmelztemperatur erhitzen, würde die Keramik oben und der Stahl unten schwimmen und es könnte kein gleichmäßiges Gefüge im daraus gegossenen Werkstück erreicht werden.
Die Erfindung betrifft deshalb alle nachfolgenden Anwendungsbereiche, nämlich SLM (Laserschmelzen) und/oder SLS (Lasersintern) und/oder Laserauftragsschwe issen.
Als bevorzugte Ausführung ist vorgesehen, dass das Keramikpulver mit bis zu 15% M-% unter das Stahlpulver gemischt wird und dann im SLM- oder SLS-Verfahren verarbeitet wird.
Damit wird ein gleichmäßig verteiltes Gefüge von Keramikpartikeln im Stahl erreicht. Die Keramikpartikel werden vom Laser nicht aufgeschmolzen, sondern nur die Metallpartikeln werden aufgeschmolzen, sodass die ungeschmolzenen Keramikpartikel in das geschmolzene Metallgefüge gleichmäßig eingebettet werden. Daraus ergibt sich eine neuartige Metall-Keramik-Matrix für das so hergestellte Werkstück.
Die Hinzufügung von 15 M % im Matrixmaterial ist jedoch nur eine bevorzugte Ausführungsvariante. Es kann auch vorgesehen sein. einen Anteil von 30% oder 32 M.-% des Keramikmaterials in der Metallmatrix einzubetten.
Der hier verwendete Begriff „Keramik“ ist gleichbedeutend mit dem Begriff „Karbide“. Insbesondere die Pulverzusammensetzung XW0625 kann sowohl als keramische als auch als karbidische Pulverzusammensetzung bezeichnet werden.
Somit ergibt sich für die Erfindung die technische Lehre, ein Stahlpulver nach verschiedenen DIN-Normen, die später angegeben werden, mit einem Keramikpulver verschiedener Zusammensetzungen zu mischen, um damit im Vergleich zu den Ausgangsmaterialien überlegene Materialeigenschaften zu erzielen.
Dabei wird bevorzugt, wenn die Keramik im SLM-Verfahren nicht aufgeschmolzen wird, sondern nur der Stahl und die Keramik sind dann in der Stahlmatrix eingebettet.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch die Materialzusammensetzung im geschmolzenen Werkstück nunmehr eine Matrix aus geschmolzenem Stahl vorliegt, in der ungeschmolzene Keramikpartikel eingebettet sind.
Bevorzugt 1/6 des Raumvolumens des aufgeschmolzenen Stahls ist damit gleichmäßig mit Keramik-Partikeln durchsetzt.
Es gibt noch weitere Vorteile bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Keramik hat eine sehr hohe Härte, aber eine geringe Zähigkeit. Seiner Eigenschaft nach entspricht es einer Glasscheibe, die zerbrechlich ist. Im Gegensatz dazu ist es bei Stahl entgegengesetzt, denn Stahl hat eine geringe Härte, aber eine sehr hohe Zähigkeit. Beim Hartmetall kommt die hohe Härte von eingebetteten Keramikpartikeln. Bei Stahl kommt die hohe Zähigkeit vom Metall und die Erfindung nutzt in der Mischung die Vorteile vom Hartmetall nämlich die Härte von Keramik mit der Zähigkeit vom Stahl, sodass beide Eigenschaften in einem Material kombiniert werden.

Hartmetall ist ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff aus Kobalt und Karbiden und Karbide sind gleichzeitig als keramische Werkstoffe anzusehen. Das Kobalt ist in dem Hartmetall ungefähr zu 15% und die Keramik, bzw. Karbide sind 85% der Masse.
Bei dem Vergleich mit Hartmetall handelt es sich lediglich um ein Analogon, was bedeutet, dass in der vorliegenden Erfindung kein Hartmetall hinzugefügt wird und auch keine Hartmetallpartikel, sondern es wird nur ein Vergleich gezogen, dass auch ein mit Hartmetall veredelter Stahl die geforderten positiven Eigenschaften erhält, genauso wie bei der vorliegenden Erfindung das Stahlpulver bei der Zumischung mit Keramikpulver ebenfalls die überlegenen Eigenschaften erhält.
In einer bevorzugten Ausführung beansprucht die Erfindung unter anderem Schutz folgender Gegenstände in Alleinstellung oder in jeder beliebigen Kombination untereinander:

Die Erfindung beansprucht verschiedene Werkstoff-Klassen, die in der Verallgemeinerung XX folgenden DIN-Normklassen entsprechen. Dabei ist die Buchstabenfolge XX der Stellvertreter für eine zweizahlige Zahlenkombination der Endziffer der jeweiligen DIN-Norm:
- DIN 1.33XX, bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.3343
- DIN 3.71XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 3.7165
- DIN 1.23XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2379
- DIN 1.44XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.4404
- DIN 1.45XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.4562
- DIN 1.27XX bevorzugt, aber nicht beschränkt auf DIN 1.2709

Oben stehend wird von der jeweiligen Klassenangabe abgeleitet auch ein bevorzugtes Material aus der jeweiligen Klasse angegeben, obwohl die Erfindung auf dieses spezielle Material nicht beschränkt ist.
In einem verallgemeinerten Ausführungsbeispiel wird die bevorzugte Verarbeitung der Materialien der Hartmetall-Klassen aufgeführt, wobei die Buchstabenkombination der Platzhalter für eine zweistellige natürliche Zahl ist, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist:

1. Verarbeiten des Materials 1.33XX oder 3.71XX oder 1.23XX oder 1.44XX oder 1.45XX oder 1.27XX im SLM-Verfahren
2. Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX -Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX-Materials mit 1% bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden
6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden
7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS....)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.

In einem bevorzugten, speziellen Ausführungsbeispiel wird die Verarbeitung der speziellen bevorzugten Materialien der Hartmetall-Klassen aufgeführt, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist:

1. Verarbeiten des Materials 1.3343 oder 3.7165 oder 1.2379 oder 1.4404 oder 1.4562 oder 1.2709 im SLM-Verfahren
2. Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562-oder 1.2709-Materials mit Karbiden
3. insbesondere Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709- Materials mit 1% bis 50% Karbiden
4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM Verfahren
5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden
6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden
7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS....)
8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.

Beispiel:

Eine erste bevorzugte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 1 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 zugegeben werden:

1.1	Eisen bis zu 79,50 M.-%
1.2	Kohlenstoff: von 0,86 bis zu 0,94 M.-%,
1.3	Chrom: von 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
1.4	Mangan: weniger als 0,40 M.-%,
1.5	Phosphor: bis zu 0,03 M.-%,
1.6	Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
1.7	Silizium: weniger als 0,45 M.-%,
1.8	Vanadium von 1,70 bis zu 2,00 M.-%,
1.9	Wolfram: von 5,9 bis zu M.-6,7%
1.10	Molybdän: von 4,7 bis 5,2 M.-%

wobei im Verlaufe des Laserschmelzprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 3, 3A]

1.11	Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
1.12	Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
1.13	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt M.-%,
1.14	O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
1.15	N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
1.16	Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,

Beispiel:

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 2 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise hochfester Bauteile für die Luft- und Raumfahrt zur Erzielung einer hohen Festigkeit mit guter Zähigkeit bei einer geringen Dichte, guter Warmumformbarkeit und Schweißbarkeit, durch Lasersintern oder Laserschmelzen eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Titanpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 3.7165 mit dem Kurznamen Titan Grade 5 zugegeben werden:

2.1	Titan im Bereich zwischen 88,74 bis 91 M.-%,
2.2	Aluminium im Bereich zwischen 5,50 bis 6,75 M.-%,
2.3	Vanadium im Bereich zwischen 3,50 bis 4,50 M.-%,
2.4	Wasserstoff (H) weniger als 0,02 M.-%,

wobei im Verlaufe des Laserschmelzprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 4, 4A]

2.5	Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
2.6	Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
2.7	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%,
2.8	O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
2.9	N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
2.10	Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,

Beispiel:

Eine dritte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 3 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge; Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.2379 mit dem Kurznamen X155CrVMo12-1 und der chemischen Zusammensetzung C 1,55 / Si 0,4 / Mn 0,3 / Cr 11,8 / Mo 0,75 / V 0,82 oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:

3.1	Eisen bis 84,05 M.-%,
3.2	Kohlenstoff bis zu 1,55 M.-%,
3.3	Chrom bis zu 12,00 M.-%,
3.4	Molybdän bis 0,80 M.-%,
3.5	Vanadium bis zu 0,90 M.-%,
3.6	Silizium bis zu 0,40 M.-%,
3.7	Mangan bis zu 0,30 M.-%,

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 5, 5A]

3.8	Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
3.9	Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
3.10	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%,
3.11	O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
3.12	N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
3.13	Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,

Beispiel:

Eine vierte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 4 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einem austenitischen nichtrostende Stahl 1.4404 (316L) bei guter Säurebeständigkeit vorzugsweise für den chemischen Apparatebau, in Kläranlagen und in der Papierindustrie, für mechanische Komponenten mit erhöhten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit, besonders in chloridhaltigen Medien und für Wasserstoff. durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.4404 mit dem EN-Kurznamen X2CrNiMo17-12-2 zugegeben werden:

4.1	Eisen bis zu 62,80 M.-%,
4.2	Kohlenstoff bis zu 0,03 M.-%,
4.3	Silizium bis zu 1,00 M.-%,
4.4	Mangan bis zu 2,00 M.-%,
4.5	Phosphor bis 0,05 M.-%,
4.6	Schwefel bis zu 0,02 M.-%,
4.7	Chrom im Bereich zwischen 16,50 bis zu 18,50 M.-%,
4.8	Molybdän im Bereich zwischen 2,00 bis zu 2,50 M.-%,
4.9	Nickel im Bereich zwischen 10,00 bis zu 13,00 M.-%,
4.10	Stickstoff bis zu 0,11 M.-%,

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 6, 6A]

4.11	Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
4.12	Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
4.13	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%,
4.14	O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
4.15	N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
4.16	Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,

Beispiel:

Eine fünfte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 5 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einer Eisen-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit Stickstoffzusatz, vorzugsweise für den Einsatz in der Chemie und Petrochemie, in Erzaufschlussanlagen, in der Umwelt- und Meerestechnik sowie bei der Öl- und Gasgewinnung durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.4562 mit dem EN Werkstoff Kurzname X1 NiCrMoCu32-28-7 zugegeben werden:

5.1	Eisen bis zu 60,92 M.-%,
5.2	Kohlenstoff bis zu 0,02 M.-%,
5.3	Silizium bis zu 0,30 M.-%,
5.4	Mangan bis zu 2,00 M.-%,
5.5	Phosphor bis zu 0,02 M.-%,
5.6	Schwefel bis zu 0,10 M.-%,
5.7	Chrom im Bereich zwischen 26,00 und 28,00 M.-%,
5.8	Kupfer im Bereich zwischen 1,00 und 1,40 M.-%,
5.9	Nickel im Bereich zwischen 30 und 32 M.-%
5.10	Molybdän im Bereich zwischen 6,00 und 7,00 M.-%,
5.11	Stickstoff im Bereich zwischen 0,15 und 0,25 M.-%

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 7, 7A]

5.12	Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%,
5.13	Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%,
5.14	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%,
5.15	O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
5.16	N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%
5.17	Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,

Beispiel:

Eine sechste Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 6 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge; Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:

6.1	Eisen bis zu 79,75 M.-%,
6.2	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
6.3	Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
6.4	Mangan weniger als 0,40 M.-%,
6.5	Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
6.6	Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
6.7	Silizium weniger als 0,45 M.-%,
6.8	Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%,
6.9	Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
6.10	Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 8, 8A]

6.11	Kohlenstoff in der Form von Diamantpulver im Bereich zwischen 1, 15 bis 50 M.-%, bevorzugt 15 M.-%,

Beispiel:

Eine siebte Ausführungsform betrifft die technische Lehre des Anspruches 7 und beansprucht ein Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge; Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist:

7.1	Eisen bis zu 79,75 M.-%,
7.2	Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%,
7.3	Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%,
7.4	Mangan weniger als 0,40 M.-%,
7.5	Phosphor weniger als 0,03 M.-%,
7.6	Schwefel bis zu 0,03 M.-%,
7.7	Silizium weniger als 0,45 M.-%,
7.8	Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%,
7.9	Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-%
7.10	Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

wobei folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 9]

7.11	Bor bis zu 56,18 M.-%,
7.12	Stickstoff bis zu 43,53 M.-%

In allen oben genannten Fällen wird durch die Hinzumischung von Karbiden die Dimensionsstabilität des im SLM-Verfahren hergestellten Körpers während der Aushärtung verbessert. Ein weiterer entscheidender Vorteil ergibt sich aus der verbesserten Abrasivität. Die Eigenschaften bezüglich der Bruchfestigkeit und Duktilität bleiben jedoch im Vergleich zum unbehandelten Ausgangsmaterial unverändert.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (6. Beispiel) der Erfindung wird als Ausgangsstoff für die metallische Materialzusammensetzung, eine Zusammensetzung nach DIN 1.3343 gemäß der folgenden Tabelle verwendet:

Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die chemische Zusammensetzung des metallischen Ausgangswerkstoffes nach DIN 1.3343 Tabelle 1

Eigenschaften
Schmieden	1100-900°C
Weichglühen	780-820°C 2-4 Std.
Glühhärte	Max 300 HB
Spannungsarmglühen
Vorwärmen zum Härten	Aufwärmen auf 450°C einstufig vorwärmen auf 850°C
Härten	1190-1230°C trockener Luftstrom oder Salzbad 500-550°C (64-66 HRC=norm. Arbeitshärte)
Anlassen	540-560°C mind. 2xlh oder n Anlassschild
Elemente	C	Cr	Mn	P	S	Si	V	Ni	Wo	Mo
min	0,86	3,80					1,70		6,00	4,70
max	0,94	4,50	<0,4	0,03	0,03	<0,45	2,00		6,70	5,20

In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die in der Tabelle 1 angegebenen Stoffe nunmehr in einem Gewichtsanteil von 85% in einer pulverförmigen Zumischung vorhanden sind und dass zu dieser Zumischung ein im Wesentlichen als Keramikpulver ausgebildete Materialzusammensetzung zugemischt wird und zwar in einem Bereich von etwa 10% bis 50%, wobei Zumischungswert von 15% bevorzugt wird.

Diese Anordnung der metallischen zuzumischenden Pulverwerkstoffe ist in der folgenden Tabelle 2 widergegeben: Tabelle 2

Screen Analysis / Siebanalyse
Rotap ASTM B214		Microtrac ASTM B822		Specification
µm	wt.-%	µm	% pass.	Measurement method	value	unit
+45	0			Rotap		wt.-%
-45+20	Balance			Rotap		wt.-%
-20	47,17			Rotap		wt.-%
		-20	28,04
		-10	6,6
		-5	1,71


ASTM B212 Apparent. Density/ Schüttdichte: 3,80 g/cc

Chemical Composition Weight%/ (Chemische Zusammensetzung Gew%
W	Ti	C	P	S	O	N	Others
Balance	21,45	8,19	0	0	0,03	0,03	<0,1

Bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist demnach, dass die in der Tabelle 2 angegebenen keramischen Pulverwerkstoffe in dem oben genannten bevorzugten Zumischungsbereich (in Gewichtsprozenten) der metallischen Pulvermischung nach Tabelle 1 zugemischt werden, und schließlich ein zusammengesetzter Pulverwerkstoff ergibt, der somit überlegene Eigenschaften beim selektiven Laserschmelzverfahren (SLM) im Hinblick auf die erreichte Werkstoffgüte zeigt.
Dabei wird es bevorzugt, wenn der Pulverzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 pulverförmige Bornitride und/oder ein pulverförmiges Diamantpulver und/oder ein pulverförmiges Karbidpulver hinzugefügt werden.
Und fernen, wenn die verwendeten Bornitrid- und/oder Karbid- und/oder Diamant-Pulverkörper bei einer Korngrösse im Bereich zwischen 1 bis 40 Mikrometer eine kubische Form (CBN) und/oder eine gebrochene Form aufweisen.
Und ferner, die Schmelztemperatur der verwendeten keramischen und/oder karbidischen Pulverzusammensetzung weit über der Schmelztemperatur der metallischen Pulverzusammensetzungen liegt und dass im SLM-Verfahren oder SLS-Verfahren lediglich die metallischen Pulverzusammensetzungen aufgeschmolzen werden
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe „wesentlich“ oder „erfindungsgemäß“ oder „erfindungswesentlich“ ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Patentansprüche sein müssen.
Die verwendeten Pulver- und Pulverzusammensetzungen werden vorzugsweise in einer Körnung im Bereich zwischen 1 bis 45 Mikrometer verwendet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich in mehreren Ausführungswegen darstellenden Tabellen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:

1: schematisierter Verfahrensablauf beim Laserschmelzverfahren
2: schematisiertes Schnittbild durch einen nach dem SLM-Verfahren hergestelltes Werkstück
3: eine etwa gleiche Darstellung wie 2

Tabelle 3: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.3343 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung
Tabelle 3A die aus der Tab. 3 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 4: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 3.7165 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 4A: die aus der Tab. 4 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 5: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.2379 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 5A :die aus der Tab. 5 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 6: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.4404 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 6A: die aus der Tab. 6 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 7: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.4562 in Verbindung mit einer keramischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 7A: die aus der Tab. 7 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 8: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.3343 in Verbindung mit einer diamantischen pulvrigen Zusatzstoffmischung.
Tabelle 8A: die aus der Tab. 8 erreichte Pulverzusammensetzung mit Angabe der Bandbreiten der Zumischung, wobei in einer Untertabelle minimale Werte der Zumischung und in einer weiteren Untertabelle maximale Werte der Zumischung angegeben sind.
Tab. 9: Darstellung der Pulverzusammensetzung aus dem Material 1.3343 in Verbindung mit einer bornitritpulvrigen Zusatzstoffmischung
In 1 ist allgemein eine Pulverzusammensetzung dargestellt, die aus einer Metallpulverzusammensetzung 2 besteht, die in einem ersten Behälter 1 aufbewahrt wird. Zu dieser Metallpulverzusammensetzung ist in einem weiteren Behälter 3 eine erfindungsgemäße Keramikpulverzusammensetzung 4 vorgesehen, die in einer Homogenisierungsmaschine 6 zu einem Pulvergemisch 5 zusammengemischt und homogenisiert wird.
Mit dem Band 7 wird das fertige Pulvergemisch 5 einer 3D-Laserschmelzmaschine 20 zugeführt und dort in einem Tank 8 eingefüllt.
Zur Herstellung des neuartigen Werkstückes 14 wird nun ein Materialstrahl 10 aus dem Tank 8 in Richtung auf eine Bauplatte 13 geleitet und gleichzeitig wird diese Materialzusammensetzung von einer Laserkanone 9 mit dem Laserstrahl 11 bestrahlt, sodass sich ein vertikal aufbauender Schichtaufbau 12 ergibt.
Jede Schicht kann beispielsweise eine Dicke von 40 Mikrometer aufweisen. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Es können andere Schichtdicken verwendet werden, wobei es bevorzugt wird, dass die einzelnen Schichten homogen miteinander verschmelzen und ein einheitliches homogenes Werkstück bilden.
Das im Schichtaufbau hergestellte Werkstück 14 ist in 2 schematisiert dargestellt und erfindungsgemäß besteht sein Hauptbestandteil aus einem Matrix-Material 15, welches dem metallischen Grundstoff der Metallpulverzusammensetzung 2 entspricht, wobei in den Werkstoffverbund des Matrix-Materials nunmehr die Keramikpartikel 16 der Keramikpulverzusammensetzung 4 gleichmäßig eingeschmolzen sind.
Es handelt sich also um einen Kombinationswerkstoff, dessen innerer Aufbau durch die Zumischung oder Einbettung einer Keramikpulverzusammensetzung wesentlich verbessert wurde, wobei die Keramikpartikel eine Partikelgröße zwischen 1 und 45 Mikrometer aufweisen.
Die Dichte der Keramikpartikel im Matrixmaterial 15 liegt im Bereich von 1,0 bis 5,0, bevorzugt jedoch 3,80 g/cm ³.
Die Partikel können sowohl in sphärischer Form, d.h. in Kugel, Kegel oder sonstiger kugelähnlicher Formgebung eingebettet sein, sie können jedoch auch als gebrochene Partikel vorgesehen werden, die eine noch bessere Haftung und Bindung im Metallmaterial vorfinden.
Es liegt auf der Hand, dass in Abhängigkeit von der Kugelform oder von der gebrochenen Form auch die mechanischen Eigenschaften des später damit hergestellten Werkstückes 14 veränderbar sind.
Ein solches Werkstück 14 ist beispielswiese in 3 dargestellt, das beispielsweise als Werkstoffstempel 17 ausgebildet ist.
Das Schnittbild 18 zeigt lediglich schematisiert den Materialaufbau im Werkzeugstempel 17.
Statt eines solchen Werkzeugstempels 17 können beliebige andere metallische Werkstücke 14 mit den überlegenen Eigenschaften hergestellt werden, wie z.B. Einsätze für Werkzeuge, Einsätze für Bohrer, Verschleißteile in der Lebensmittelindustrie, insbesondere von Rührwerken, Mischwerken, Düsen und dergleichen mehr. Auch in der Öl und Pipelineindustrie werden Düsen verwendet, deren dem Verschleiß ausgesetzten Teile aus dem überlegenen Werkstoff des Werkstückes 14 hergestellt sind.
Die Erfindung findet mit der Herstellung eines neuartigen Werkstückes 14 demnach in allen Bereichen Anwendung, wo es darum geht, besonders harte und verschleißfeste Metallteile zu verwenden, die aber gleichwohl gut spanend zu bearbeiten sind.
Besonders vorteilhaft ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentlichen nicht die Grundeigenschaft (Härte, Zähigkeit, Steifigkeit, Biegewechselfestigkeit) des verwendeten Metallmaterials verändert wird, dies führt zu dem Vorteil, dass nur unwesentlich veränderte Einsatzbedingungen bei der Bearbeitung und der Verwendung berücksichtigt werden müssen. Es wird jedoch ein Hartmetall-ähnlicher Werkstoff erzeugt, dessen Abrasivität entscheidend erhöht ist.
Bezugszeichenliste

1.: Behälter
2.: Metallpulverzusammensetzung
3.: Behälter
4.: Keramikpulverzusammensetzung
5.: Pulvergemisch
6.: Homogenisierungsmaschine
7.: Pfad
8.: Tank
9.: Laserkanone
10.: Materialstrahl
11.: Laserstrahl
12.: Schichtaufbau
13.: Bauplatte
14.: Werkstück
15.: Matrix-Material
16.: Keramik-Partikel
17.: Werkzeugstempel
18.: Schnittbild
19.: –
20.: 3D-Laserschmelmaschine

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10039144 C1 [0001]
WO 2002/11928 A1 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN-Norm 1.3343 [0007]
DIN 1.33XX [0021]
DIN 1.3343 [0021]
DIN 3.71XX [0021]
DIN 3.7165 [0021]
DIN 1.23XX [0021]
DIN 1.2379 [0021]
DIN 1.44XX [0021]
DIN 1.4404 [0021]
DIN 1.45XX [0021]
DIN 1.4562 [0021]
DIN 1.27XX [0021]
DIN 1.2709 [0021]
Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.3343 [0025, 0030, 0031]
DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 [0025]
Norm DIN EN 10027-2 Nr. 3.7165 [0026]
Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.2379 [0027]
Norm DIN EN 10027-2 Nr. 1.4562 [0029]

Claims

Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.27XX, wobei die Kombination XX eine zweistellige Zahl ist, und die Pulverelemente insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder DIN EN 10027-2 Nr. 1.2709 mit dem Kurznamen X3NiCoMoTi18-9-5 zugegeben werden: 1.1 Eisen bis zu 79,75 M.-% 1.2 Kohlenstoff: von 0,86 bis zu 0,94 M.-%, 1.3 Chrom: von 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 1.4 Mangan: weniger als 0,40 M.-%, 1.5 Phosphor: bis zu 0,03 M.-%, 1.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%, 1.7 Silizium: weniger als 0,45 M.-%, 1.8 Vanadium von 1,70 bis zu 2,00 M.-%, 1.9 Wolfram: von 5,9 bis zu M.-6,7% 1.10 Molybdän: von 4,7 bis 5,2 M.-%

wobei im Verlaufe des Lasersinterprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 3, 3A] 1.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 1.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 1.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%, 1.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, 1.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-% 1.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise hochfester Bauteile für die Luft- und Raumfahrt zur Erzielung einer hohen Festigkeit mit guter Zähigkeit bei einer geringen Dichte, guter Warmumformbarkeit und Schweissbarkeit. durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Titanpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 3.71XX zugegeben werden, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr 3.7165 mit dem Kurznamen Titan Grade 5 zugegeben werden: 2.1 Titan im Bereich zwischen 88,74 bis 91 M.-%, 2.2 Aluminium im Bereich zwischen 5,50 bis 6,75 M.-%, 2.3 Vanadium im Bereich zwischen 3,50 bis 4,50 M.-%, 2.4 Wasserstoff (H) weniger als 0,02 M.-%,

wobei im Verlaufe des Laserschmelzprozesses aus diesen Pulverelementen eine Pulverlegierung entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 4, 4A] 2.5 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 2.6 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 2.7 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%, 2.8 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, 2.9 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-% 2.10 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge; Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.23XX insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.2379 mit dem Kurznamen X155CrVMo12-1 und der chemischen Zusammensetzung C 1,55 / Si 0,4 / Mn 0,3 / Cr 11,8 / Mo 0,75 / V 0,82 oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist: 3.1 Eisen bis 84,05 M.-%, 3.2 Kohlenstoff bis zu 1,55 M.-%, 3.3 Chrom bis zu 12,00 M.-%, 3.4 Molybdän bis 0,80 M.-%, 3.5 Vanadium bis zu 0,90 M.-%, 3.6 Silizium bis zu 0,40 M.-%, 3.7 Mangan bis zu 0,30 M.-%,

dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 5, 5A] 3.8 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 3.9 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 3.10 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%, 3.11 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%,
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einem austenitischen nichtrostende Stahl 1.4404 (316L) bei guter Säurebeständigkeit vorzugsweise für den chemischen Apparatebau, in Kläranlagen und in der Papierindustrie, für mechanische Komponenten mit erhöhten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit, besonders in chloridhaltigen Medien und für Wasserstoff. durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr.1.44XX insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.4404 mit dem EN-Kurznamen X2CrNiMo17-12-2 zugegeben werden: 4.1 Eisen bis zu 62,80 M.-%, 4.2 Kohlenstoff bis zu 0,03 M.-%, 4.3 Silizium bis zu 1,00 M.-%, 4.4 Mangan bis zu 2,00 M.-%, 4.5 Phosphor bis 0,05 M.-%, 4.6 Schwefel bis zu 0,02 M.-%, 4.7 Chrom im Bereich zwischen 16,50 bis zu 18,50 M.-%, 4.8 Molybdän im Bereich zwischen 2,00 bis zu 2,50 M.-%, 4.9 Nickel im Bereich zwischen 10,00 bis zu 13,00 M.-%, 4.10 Stickstoff bis zu 0,11 M.-%,

dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 6, 6A] 4.11 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 4.12 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 4.13 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%, 4.14 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, 4.15 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-% 4.16 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile aus einer Eisen-Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit Stickstoffzusatz, vorzugsweise für den Einsatz in der Chemie und Petrochemie, in Erzaufschlussanlagen, in der Umwelt- und Meerestechnik sowie bei der Öl- und Gasgewinnung durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.45XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.4562 mit dem EN Werkstoff Kurzname X1 NiCrMoCu32-28-7 zugegeben werden: 5.1 Eisen bis zu 60,92 M.-%, 5.2 Kohlenstoff bis zu 0,02 M.-%, 5.3 Silizium bis zu 0,30 M.-%, 5.4 Mangan bis zu 2,00 M.-%, 5.5 Phosphor bis zu 0,02 M.-%, 5.6 Schwefel bis zu 0,10 M.-%, 5.7 Chrom im Bereich zwischen 26,00 und 28,00 M.-%, 5.8 Kupfer im Bereich zwischen 1,00 und 1,40 M.-%, 5.9 Nickel im Bereich zwischen 30 und 32 M.-% 5.10 Molybdän im Bereich zwischen 6,00 und 7,00 M.-%, 5.11 Stickstoff im Bereich zwischen 0,15 und 0,25 M.-%

dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 7, 7A] 5.12 Wolfram im Bereich zwischen 0,7, 10 und 35 M.-%, bevorzugt 10 M.-%, 5.13 Titan im Bereich zwischen 0,2, 3,2 bis 10,7 M.-%, bevorzugt 3,2 M.-%, 5.14 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,08, 1,23 bis zu 4,1 M.-%, bevorzugt 1,23M.-%, 5.15 O im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-%, 5.16 N im Bereich zwischen 0,00 bis zu 0,02 M.-% 5.17 Nicht definierte Reststoffe weniger als 0,05 M.-%,
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Meßzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge; Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist: 6.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%, 6.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%, 6.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 6.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%, 6.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%, 6.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%, 6.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%, 6.8 Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%, 6.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-% 6.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 8, 8A] 6.11 Kohlenstoff in der Form von Diamantpulver im Bereich zwischen 1, 15 bis 50-%, bevorzugt 15 M.-%,
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge als Schnellarbeitsstahl mit hoher Zähigkeit und guter Schneidleistung oder Kaltumformwerkzeuge, insbesondere Hochleistungsschneidwerkzeuge (Matrizen und Stempel); Fräser, Räumnadeln; Schnitt-, Stanz- und Schneidwerkzeuge; Gewindewalz- und Rollwerkzeuge; Holzbearbeitungswerkzeuge; Maschinenmesser; Kunststoffformen, Messzeuge, Werkzeuge der Stanzereitechnik; Zieh-, Tief- und Fließpresswerkzeuge; Presswerkzeuge für die keramische und pharmazeutische Industrie; Kaltwalzen für Mehrrollengerüste; Umform- und Biegewerkzeuge durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, wobei die Pulvermischung durch den Hauptbestandteil Eisenpulver und weitere Pulverlegierungselemente gebildet ist, die in elementarer, vorlegierter oder teilweise vorlegierter Form vorliegen, wobei die Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination in folgenden Mengen gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.33XX, insbesondere gemäß der DIN-Norm EN 10027-2 Nr. 1.3343 mit dem Kurznamen HS6-5-2C oder andere Chrom-Nickelstähle zugegeben werden, insbesondere wenn die chemische Zusammensetzung folgende Kennzahlen aufweist: 7.1 Eisen bis zu 79,75 M.-%, 7.2 Kohlenstoff im Bereich zwischen 0,86 bis 0,94 M.-%, 7.3 Chrom im Bereich zwischen 3,80 bis zu 4,50 M.-%, 7.4 Mangan weniger als 0,40 M.-%, 7.5 Phosphor weniger als 0,03 M.-%, 7.6 Schwefel bis zu 0,03 M.-%, 7.7 Silizium weniger als 0,45 M.-%, 7.8 Vanadium im Bereich zwischen 1,70 bis zu 2,00 M.-%, 7.9 Wolfram im Bereich zwischen 5,9 bis zu 6,7 M.-% 7.10 Molybdän im Bereich zwischen 4,7 bis zu 5,2 M.-%

dadurch gekennzeichnet, dass folgende, in elementarer, legierter oder vorlegierter Form vorliegende Pulverelemente jedes für sich oder in beliebiger Kombination der Legierung zusätzlich beigegeben werden: [Tabelle 9] 7.11 Bor bis zu 56,18 M.-%, 7.12 Stickstoff bis zu 43,53 M.-%
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulverzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 pulverförmige Bornitride und/oder ein pulverförmiges Diamantpulver und/oder ein pulverförmiges Karbidpulver hinzugefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Bornitrid- und/oder Karbid- und/oder Diamant-Pulverkörper bei einer Korngrösse im Bereich zwischen 1 bis 40 Mikrometer eine kubische Form (CBN) und/oder eine gebrochene Form aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur der verwendeten keramischen und/oder karbidischen Pulverzusammensetzung weit über der Schmelztemperatur der metallischen Pulverzusammensetzungen liegt und dass im SLM- oder SLS-Verfahren lediglich die metallischen Pulverzusammensetzungen aufgeschmolzen werden.
Verfahren zur Herstellung präziser Bauteile, vorzugsweise Zerspanungswerkzeuge oder Kaltumformwerkzeuge, Kaltfließpressstempel und Matrizen durch Laserschmelzen oder Lasersintern eines Pulvermaterials, das aus einer Mischung von mindestens zwei Pulverelementen besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte. 1. Verarbeiten eines Materials 1.33XX oder 3.71XX oder 1.23XX oder 1.44XX oder 1.45XX oder 1.27XX im SLM- oder SLS-Verfahren 2. Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit Karbiden 3. insbesondere Mischen des 1.33XX- oder 3.71XX- oder 1.23XX- oder 1.44XX- oder 1.45XX- oder 1.27XX Materials mit 1% bis 50% Karbiden 4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM- oder SLS Verfahren 5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden 6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden 7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS....) 8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.
Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte. 1. Verarbeiten des Materials 1.3343 oder 3.7165 oder 1.2379 oder 1.4404 oder 1.4562 oder 1.2709 im SLM- oder SLS-Verfahren 2. Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709 Materials mit Karbiden 3. insbesondere Mischen des 1.3343- oder 3.7165- oder 1.2379- oder 1.4404- oder 1.4562- oder 1.2709 - mit 1% bis 50% Karbiden 4. Mischen des Grundmaterials mit Karbiden nach Ziffer 3 im SLM oder SLS Verfahren 5. Mischen von den hier erwähnten ausgesuchten Materialien mit Karbiden 6. Mischen von Pulverkomponenten nach Ziffer 2 bis 5 mit Bornitriden 7. Generelles Mischen von Grundmaterial mit Karbiden für die additive Herstellung (FDM, LAS....) 8. Hinzumischung von Diamantpulver in allen Pulverzubereitungen nach Ziffer 1 bis7.