Optimierungsstrategien für Strukturbauteile mittels additiver Fertigungsverfahren

Von:

Jan-Peter Brüggemann

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Mit steigender Relevanz des Leichtbaugedankens in der industriellen Praxis nimmt die Komplexität der entwickelten Bauteile und Strukturen zu. Bei der Fertigung dieser leichtbau- und lebensdaueroptimierten Konstruktionen erreichen konventionelle Herstellungsverfahren ihre Grenzen. Durch eine größere Gestaltungsfreiheit erlauben moderne Verfahren der additiven Fertigung die Generierung oben genannter Strukturbauteile. Zur betriebssicheren Auslegung leichtbauoptimierter Komponenten sind verlässliche Werkstoffkennwerte essentiell. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Dissertation untersucht, inwieweit diese an Normproben aufgenommenen Werkstoffkennwerte von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise den Prozessparametern des selektiven Laser-Strahlschmelzens oder einer nachträglichen Wärmebehandlung, beeinflusst werden. Mit dem Ziel, Leichtbaustrukturen durch den Einsatz hochfester Werkstoffe zu generieren, wird aufgrund des noch begrenzten Werkstoffportfolios bei der additiven Fertigung der Ansatz verfolgt, eine hochfeste Aluminiumlegierung prozessierbar zu machen. Darüber hinaus werden Optimierungsstrategien für Strukturkomponenten entwickelt, die sich der Potentiale der additiven Fertigung bedienen. Anhand verschiedener Praxisbeispiele werden die Strategien systematisch zur Generierung leichtbauoptimierter Strukturbauteile erläutert und angewendet. Die Einsatzsicherheit dieser laserstrahlgeschmolzenen Bauteile wird mittels einer eigens entwickelten Prüfmaschine durch experimentelle Bauteilprüfung validiert und bestätigt.