Titan und Titanlegierungen

Die Einführung und Programmbesprechung bieten den Teilnehmenden einen Überblick über Inhalt und Ablauf der Fortbildung. Eine Vorstellungsrunde fördert das gegenseitige Kennenlernen und den Austausch während der Veranstaltung. Darüber hinaus erlaubt es den Teilnehmenden, ihre Ziele und Erwartungen zu Beginn der Fortbildung äußern zu können.

Der DGM ist es wichtig, die Kommunikation mit den Referenten und Referentinnen aber auch der Teilnehmenden untereinander zu fördern. Hierzu dient auch das gesellige Beisammensein am Abend des ersten Veranstaltungstages. Oftmals werden hierbei wertvolle Kontakte geknüpft, die später im beruflichen Umfeld vorteilhaft genutzt werden können.

Einleitend werden die grundlegenden Eigenschaften, Herstellungsmethoden und Anwendungen des Werkstoffs Titan behandelt, die dann in den nachfolgenden Beiträgen weiter vertieft werden. Die Teilnehmenden entwickeln so ein solides Grundverständnis für Titan und seine Legierungen. Zudem lernen sie die Einsatzmöglichkeiten in der Luft- und Raumfahrt, der chemische Industrie, der Architektur, in Sport, Freizeit und nicht zuletzt in der Medizintechnik kennen.

Ein fundiertes Verständnis für Eigenschaften und Anwendungen von Titan ermöglicht es den Teilnehmenden, Entscheidungen über dessen Verwendung in ihren eigenen Projekten und Produkten zielgenauer zu treffen. Dies trägt zur Verbesserung der Produktqualität und -leistung bei und stärkt so die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens.

Der Vortrag behandelt die Analysemethoden und -techniken für die Charakterisierung der Mikrostruktur von Titanlegierungen. Die metallographischen Präparationsverfahren zur Sichtbarmachung der Gefüge werden dargestellt, ebenso die licht- und elektronenmikroskopischen Untersuchungsmethoden. Gefügebilder diverser Titanlegierungen werden analysiert, auf Fehlinterpretation durch Artefakte wird hingewiesen.

Kenntnisse über Mikroanalytik und Probenvorbereitung erlauben den Teilnehmenden Titanlegierungen fundierter beurteilen zu können. Dies ist ein zentraler Aspekt der Qualitätssicherung. Potenzielle Schwachstellen können so frühzeitig erkannt werden, wodurch sich Kosten für Nacharbeit und Ausschuss reduzieren lassen.

Dieser Beitrag behandelt die Grundlagen und Mechanismen der Oxidation von Titanlegierungen. Die bei hohen Temperaturen auftretende Oxidschichtbildung (alpha case) wird adressiert, ebenso Methoden zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit sowohl durch legierungstechnische Maßnahmen als auch Beschichtungen.

Durch Kenntnisse der Oxidationsmechanismen kann die Lebensdauer von Titanbauteilen bei hohen Temperaturen entscheidend verlängert und so die Wartungsanforderungen reduziert werden. Entsprechend umgesetzt fördert dies die Kundenzufriedenheit und steigert die Wettbewerbsfähigkeit.

Zunächst werden die Grundlagen, Vorteile, Fortschritte und Herausforderungen in der additiven Fertigung von Titanbauteilen erläutert. Die Teilnehmenden lernen neben der aktuellen Marktsituation die wichtigsten additiven Fertigungsverfahren für Titanlegierungen kennen. Neben der Betrachtung der Gesamt-Prozesskette liegt der Schwerpunkt auf den pulverbett- und drahtbasierten Herstellungsverfahren.

Den Teilnehmenden können sich ein umfassendes Bild über Chancen und Möglichkeiten additiver Fertigungsverfahren als neuartige Herstellungsprozesse für Titanbauteile machen. Für eine spätere Implementierung in ihrem Arbeitsumfeld können Hinweise zu Auswahl geeigneter Bauteile mit entsprechender Topologieoptimierung, zu Herstellung reproduzierbarer Prozessbedingungen, zu Methoden der Qualitätssicherung, zu Notwendigkeiten von Nachbehandlungen sowie zu möglichen Kosteneinsparungen wertvolle Entscheidungshilfen sein.

Der zweite Teil umfasst Gefüge und Eigenschaften additiv hergestellter Titanbauteile. Hierbei wird der Einfluss unterschiedlicher Herstellverfahren und Prozessparameter auf das Gefüge von Titanlegierungen erläutert. Der Einfluss von Wärmebehandlungen und möglicher Nachbehandlungen auf die mechanischen Eigenschaften der Bauteile wird behandelt, ebenso die erforderliche Qualitätssicherung entlang der gesamten Prozesskette.

Das Verständnis der additiven Fertigungsverfahren und ihrer Anwendungen ermöglicht es den Teilnehmenden, die Chancen und Grenzen dieser neuen Herstellungsprozesse für Titanwerkstoffe im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren zu beurteilen. Dies kann zu wertvollen Entscheidungshilfen für Investitionen, Effizienzsteigerungen, Kosteneinsparungen sowie zur Erschließung neuer Produktionsmöglichkeiten dienen.

Der Vortrag behandelt das Feingießen von Titanlegierungen und die resultierenden mechanischen Eigenschaften der Gussteile. Es wird gezeigt, wie komplexe Titanbauteile in hoher Qualität hergestellt werden können, welche Prozessgrößen die Eigenschaften nachhaltig beeinflussen, wie aufschlussreich Simulationsmethoden sind und wie Nachbereitung die Bauteilqualität erhöht. Anwendungsbeispiele belegen das Kostensenkungspotential, das im Feinguss steckt.

Durch den Feinguss von Titan lassen sich komplexe Bauteile herstellen, die Kundenforderungen nach preisgünstigen Titan-Komponenten nachkommen. Dies kann die Wettbewerbsfähigkeit stärken sowie auch ganz neue Anwendungsfelder für den Titanguss erschließen.

Im Vortrag werden Schmiedetechniken für Titanlegierungen behandelt, einschließlich Prozessauslegung, Herstellung von Schmiedevormaterial, thermomechanischer Behandlung, Wärmebehandlung, Simulation sowie daraus resultierender mechanischer Eigenschaften. An zahlreichen Beispielen wird gezeigt, wie Titanlegierungen durch Schmieden auf sehr hohen Festigkeiten gebracht werden können.

Durch Schmieden lassen sich höchstfeste Bauteile aus Titan herstellen, die unter extremen Belasteten z.B. im der Luft- und Raumfahrt oder in der Medizintechnik eingesetzt werden. Dies kann die Lebensdauer entscheidend verbessern und so die Kundenzufriedenheit steigern.

Dieser Programmpunkt behandelt das Fügen von Titanlegierungen, insbesondere geht er auf das Elektronenstrahl-Schweißen ein. Die Besonderheiten, auf die bei Titanlegierungen hierbei zu achten sind, werden ausführlich behandelt und anschaulich an Hand von gefügten Bauteilen erläuter.

Im Vortrag wird gezeigt, wie sich die speziellen Eigenschaften des Titans - niedrige Wärmeleitfähigkeit und geringer Elastizitätsmodul - auf die Zerspanung von Titanbauteilen auswirken. Insbesondere wird der Einfluss von Maschine, Werkzeug und Bearbeitungsstrategie auf die Zerspanung von Titan herausgearbeitet und an Hand zahlreicher Produktionsbeispiele dargestellt.

Den Teilnehmenden werden Handlungsanweisungen für die spanende Bearbeitung von Titan vermittelt. Dies betrifft u.a. die Auswahl von Werkzeugmaschinen, Angaben zu Drehmoment und Drehzahlen sowie zu Schneidwerkzeugen und Kühlkonzepten. Durch die Auswahl geeigneter Herstellungsparameter lässt sich die Wirtschaftlichkeit bei der Zerspanung hochwertiger Titanbauteile deutlich erhöhen.

Die extreme Biokompatibilität des Titans begründet seinen großen Erfolg in der Medizintechnik. Im Vortrag wird auf die speziellen Anforderungen z.B. an Implantate und deren Herstellung sowie auf Prüfverfahren und mechanische Eigenschaften eingegangen. Zahlreiche praktische Beispiele erläutern die Auswahl spezieller medizinischer Titanlegierungen und zeigen, wie sie effektiv hergestellt und sicher eingesetzt werden können.

Das Wissen über die enormen Vorteile des Titans in der Medizintechnik ermöglicht es den Teilnehmenden, innovative medizinische Produkte mit diesen Werkstoffen zu entwickeln. Diese können die Lebensqualität von Patienten erhöhen; gleichzeitig lassen sich neue Geschäftsfelder erschließen.

Zum Abschluss werden Hinweise zu weiterführenden Informationen über Titan und seine Legierungen gegeben wie z.B. im Internet, in Fachzeitschriften und Büchern sowie auf Konferenzen. Darüber hinaus sind Fachgesellschaften wertvolle Informationsquellen, das erlernte Wissen über Titan weiter zu vertiefen. Aktuelle Hinweise auf Termine in der Titanwelt beschließen das Seminar.

Noch einmal können die Teilnehmenden Ihre im Verlauf des Seminars erworbenen Erfahrungen und Erkenntnisse reflektieren. Neu gewonnene Kontakte können vertieft werden, um sie dann später möglichst erfolgreich in das eigene berufliche Arbeitsumfeld einzubringen.