{"id":22928,"date":"2020-10-02T11:25:44","date_gmt":"2020-10-02T09:25:44","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=22928"},"modified":"2020-10-02T11:25:44","modified_gmt":"2020-10-02T09:25:44","slug":"additive-fertigung-neues-laboratorium-kann-beanspruchungen-von-bauteilen-realitaetsnah-simulieren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=22928","title":{"rendered":"Additive Fertigung: Neues Laboratorium kann Beanspruchungen von Bauteilen realit\u00e4tsnah simulieren"},"content":{"rendered":"

Die additive Fertigung st\u00f6\u00dft derzeit in vielen Bereichen des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus auf ein stetig wachsendes Interesse. Um die Zuverl\u00e4ssigkeit derartig gefertigter Bauteile besser steuern zu k\u00f6nnen, hat das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Betriebsfestigkeit und Systemzuverl\u00e4ssigkeit LBF mit den \u201eAM FATIGUE LABS\u201c ein neues Laboratorium eingerichtet. Darin werden Methoden entwickelt, die Beanspruchungen f\u00fcr additiv gefertigte Bauteile simulieren, die wiederum als Grundlage f\u00fcr Bemessungsempfehlungen dienen. Mit diesen realit\u00e4tsnahen Simulationen lassen sich zutreffende Bemessungskennwerte zur Auslegung solcher Bauteile ermitteln. Sie gew\u00e4hrleisten au\u00dferdem eine verl\u00e4ssliche Designvalidierung, indem sie den Einfluss s\u00e4mtlicher relevanter Prozessparameter, der Betriebsbeanspruchungen sowie, je nach Anwendungsfall, Umwelteinfl\u00fcsse ber\u00fccksichtigen. Dabei steigern eigens entwickelte Belastungssimulatoren die Pr\u00e4zision und Reproduzierbarkeit der Messungen. Dies erm\u00f6glicht einen Einblick in das zyklische Werkstoff- und Bauteilverhalten, der mit klassischen Pr\u00fcfmethoden kaum gelingt.<\/strong><\/p>\n

Um die Vorteile der additiven Fertigung im Sinne des Leichtbaus auch f\u00fcr sicherheitsrelevante Komponenten erschlie\u00dfen zu k\u00f6nnen, sind zahlreiche Herausforderungen im Wechselfeld von Bauteilgeometrie, Fertigung, Betriebsbeanspruchungen und Umwelteinfl\u00fcssen zu meistern. Abh\u00e4ngig u.a. von der Bauteilgeometrie, der Belichtungsstrategie und dem verwendeten Werkstoff, lassen sich nahezu beliebige Eigenschaftsgradienten im Bauteil einstellen. Diese k\u00f6nnen jedoch auch dazu f\u00fchren, dass geometrisch identische Bauteile unter gleicher Belastung deutlich unterschiedliches Betriebsverhalten und schlie\u00dflich Lebensdauern haben.<\/p>\n

Lokale Ph\u00e4nomene treiben Bauteilerm\u00fcdung<\/strong><\/p>\n

Der Erkenntnis, dass die Erm\u00fcdung von Bauteilen durch lokale Ph\u00e4nomene getrieben wird, kommt vor allem bei additiv gefertigten Komponenten eine gesteigerte Bedeutung zu. \u00bbDie neuen Freiheitsgrade bei der Bauteilentwicklung erfordern ein neues Bemessungskonzept, um das Potential dieser Fertigungstechnologie auch f\u00fcr zyklisch beanspruchte, sicherheitsrelevante Bauteile heben zu k\u00f6nnen\u00ab, erkl\u00e4rt Dr. Rainer Wagener, unter dessen Federf\u00fchrung das neue Laboratorium am Fraunhofer LBF errichtet wurde. Der Herstellungsprozess induziert zum einen geometrische Defekte in Form von Poren, Einschl\u00fcssen oder rauen Oberfl\u00e4chen, zum anderen f\u00fchrt die lokal stark begrenzte Erw\u00e4rmung zur Ausbildung signifikanter Eigenschaftsgradienten. Neben den Parametern der Belichtungsstrategie oder des Prozessgases die direkt vom Benutzer gesteuert werden k\u00f6nnen, spielt unter anderem auch die Baurichtung sowie die Auslegung erforderlicher St\u00fctzstrukturen eine erhebliche Rolle bei der Ausbildung der Werkstoffmikrostruktur und somit der lokalen Eigenschaften inklusive der Defektverteilung.<\/p>\n

Optische Dehnungsmessung bringt neue Erkenntnisse <\/strong><\/p>\n

In den AM FATIGUE LABS setzt das Team des Fraunhofer LBF unterschiedliche optische Dehnungssensoren ein, deren Messsignale \u00fcber die erforderliche Echtzeitf\u00e4higkeit verf\u00fcgen. Auf diese Weise wird eine Dehnungsregelung beispielweise in versagensrelevanten Bauteilbereichen erm\u00f6glicht. Gleichzeitig k\u00f6nnen die Darmst\u00e4dter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der lastsynchronen Messung lokaler Dehnungsfelder Informationen \u00fcber den lokal wirkenden Sch\u00e4digungsmechanismus ableiten. Diese Informationen k\u00f6nnen zur Bauteiloptimierung genutzt werden. Dar\u00fcber hinaus lassen sie sich auch zur Steigerung der Werkstoffausnutzung durch Ber\u00fccksichtigung des defektorientierten Werkstoffverhaltens bereits in fr\u00fchen Auslegungsphasen nutzen. \u00bbDurch die Ableitung dedizierter Bemessungskonzepte und Untersuchungsmethoden wird dabei f\u00fcr additiv gefertigte Komponenten eine Anwendungssicherheit geschaffen, die mit derzeitig verf\u00fcgbaren Regelwerken, welche sich allesamt an klassischen Herstellungstechnologien orientieren, nicht zu erreichen ist.\u00ab, betont Dr. Wagener.<\/p>\n

Das Fraunhofer LBF bedankt sich bei dem Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung f\u00fcr die F\u00f6rderung des Verbundprojektes \u201eBetriebsfestigkeit additiv gefertigter Bauteile \u2013 BadgeB\u201c, mit dem ein Teil des AM FATIGUE LABS realisiert werden konnte.<\/p>\n

Mehr Informationen:
\nhttps:\/\/www.lbf.fraunhofer.de\/de\/projekte-produkte\/additive-fertigung.html<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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