To Örebro University

This paper explores the possibilities to use laser-based additive processes to make, surface treat and repair/remanufacture tools, dies and molds for cold working, hot working, and injection molding. The failures encountered in these applications are described. The materials used conventionally and in the laser additive processes are accounted for. The properties of the tools, dies and molds made by Laser-based Powder Bed Fusion (L-PBF) are as good as and in some cases better than the properties of those made in wrought materials. Shorter cycle time, reduced friction, smaller abrasive wear, and longer life cycle are some of the benefits of L‑PBF and Directed Energy Deposition with powder (DED-p) (or Laser Metal Deposition with powder, LMD‑p, or Laser Cladding, LC). L‑PBF leads to higher toolmaking costs and shorter toolmaking lead time. Based on a review of conducted investigations, this paper shows that it is possible to design and make tools, dies and molds for and by L‑PBF, surface functionalize them by DED-p (LMD‑p, LC), and repair/remanufacture them by DED-p (LMD‑p, LC). With efficient operational performance as the target for the whole tool life cycle, this combination of L‑PBF and DED-p (LMD‑p, LC) has the greatest potential for hot working and injection molding tools and the smallest for cold working tools (due to the current high L‑PBF and DED-p (LMD‑p, LC) costs).

Dieser Beitrag untersucht die Möglichkeiten, laserbasierte additive Verfahren zur Herstellung, Oberflächenbehandlung und Reparatur/Nachbearbeitung von Werkzeugen, Gesenken und Formen für die Kalt- und Warmumformung sowie den Spritzguss einzusetzen. Die bei diesen Anwendungen aufgetretenen Fertigungsfehler werden beschrieben. Die konventionell und in den laseradditiven Verfahren verwendeten Werkstoffe werden berücksichtigt. Die Eigenschaften der durch Laser-based Powder Bed Fusion (L-PBF) hergestellten Werkzeuge, Matrizen und Formen sind genauso gut und in einigen Fällen besser als die Eigenschaften der konventionell hergestellten Bauteile. Kürzere Zykluszeiten, geringere Reibung, geringerer Abrieb und längere Lebensdauer sind einige der Vorteile von L‑PBF und Directed Energy Deposition mit Pulver (DED-p) (oder Laser Metal Deposition mit Pulver, LMD‑p, oder Laser Cladding, LC). L‑PBF führt zu höheren Werkzeugbaukosten und einer kürzeren Werkzeugbau-Durchlaufzeit. Basierend auf einem Überblick über durchgeführte Untersuchungen zeigt dieser Beitrag, dass es möglich ist, Werkzeuge, Matrizen und Formen für und durch L‑PBF zu konstruieren und herzustellen, sie durch DED-p (LMD‑p, LC) oberflächenfunktionalisieren zu können und sie durch DED-p (LMD‑p, LC) zu reparieren/nachzubearbeiten. Mit effizienter Betriebsleistung als Ziel für den gesamten Werkzeuglebenszyklus hat diese Kombination aus L‑PBF und DED-p (LMD‑p, LC) das größte Potenzial für Warmarbeits- und Spritzgießwerkzeuge und das geringste für Kaltarbeitswerkzeuge (aufgrund der derzeit hohen L‑PBF- und DED-p (LMD‑p, LC)-Kosten).