Ein Forscherteam des National Institute for Materials Science (NIMS) in Japan hat einen bedeutenden Fortschritt im Metall-3D-Druck bekannt gegeben, indem es die Haltbarkeit von hitzebeständigem Stahl durch eine Methode namens Laser-Pulverbett-Schmelzen (LPBF) verbessert hat.
Die Forschung zeigt, dass LPBF die Kriechlebensdauer von hitzebeständigem ferritischem Stahl, insbesondere modifiziertem 9Cr-1Mo-Stahl, um mehr als das Zehnfache im Vergleich zu traditionellen Fertigungstechniken verlängert hat. Dieser Stahl wird häufig in thermischen Kraftwerken eingesetzt.
In Experimenten führten die Forscher Kriechtests bei 650 °C und 100 MPa Druck über einen Zeitraum von 10.000 Stunden durch. Während herkömmlich wärmebehandelter Stahl nach 400 bis 800 Stunden rissig wurde, zeigten die LPBF-Spezimen auch nach umfangreichen Tests keine Anzeichen von Versagen.
Die einzigartige Haltbarkeit von LPBF-Stahl wird seiner Mikrostruktur zugeschrieben, die sich erheblich von der traditionell wärmebehandelten Stahlstruktur unterscheidet. Die schnelle Abkühlung während des LPBF-Prozesses erzeugt eine hochtemperierte δ-Ferritphase, die die Fähigkeit des Materials verbessert, extremen Bedingungen standzuhalten.
Die laufenden Tests zielen darauf ab, die Grenzen des Materials weiter zu bewerten, wobei die Forscher eine Bewertung der Kriechbruchfestigkeit bei 100.000 Stunden anstreben. Die Implikationen dieser Forschung könnten zu sichereren und haltbareren Komponenten in verschiedenen Branchen, einschließlich der Energieerzeugung und der Luft- und Raumfahrt, führen.
Während das Team weiterhin das Potenzial der LPBF-Technologie erkundet, könnten die Ergebnisse den Weg für eine breitere Anwendung fortschrittlicher Fertigungstechniken ebnen, die komplexe Formen produzieren und gleichzeitig die Materialleistung verbessern können.