| Autor: |
Kühne, Robert, Bittner, Florian, Gruber, Samira, Schettler, Sebastian, Stampa, Leonhard, Töppel, Thomas, Zimmermann, Martina |
| Jazyk: |
němčina |
| Rok vydání: |
2022 |
| Předmět: |
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| DOI: |
10.24406/publica-311 |
| Popis: |
Die zunehmende Prozesssicherheit und Verbreitung von additiven Fertigungsverfahren führt zu einem stetig wachsenden industriellen Interesse. Neben der Verwendung als individuelle Designelemente treten verstärkt Anwendungen in den Vordergrund, bei denen additiv gefertigte Bauteile wiederkehrenden mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Insbesondere für sicherheitsrelevante Anwendungsfälle ist ein umfassendes Verständnis der strukturellen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund sind additiv gefertigte Werkstoffe zu einem Schlüsselthema der zerstörungsfreien und zerstörenden Werkstoffprüfung geworden. Während das Festigkeitspotential auf Basis von Zugversuchsergebnissen vielversprechend erscheint, dämpfen Ermüdungsversuche die allgemeinen Erwartungen teilweise erheblich. Bei zyklischen mechanischen Belastungen wirken insbesondere prozesstechnisch nicht vermeidbare Ungänzen, wie mikroskopische Anbindungsfehler oder Mikroporen versagenskritisch. Gezielte Wärmebehandlungen können die Zähigkeit und somit die Defekttoleranz des Werkstoffes signifikant beeinflussen, wodurch die Belastbarkeit gezielt verbessert werden kann. Dieser Beitrag präsentiert umfangreiche experimentelle Ermüdungsversuche an additiv hergestelltem Ti-6Al-4V, die im Rahmen des Verbundprojektes AMTwin erarbeitet wurden. Es werden vielfältige Einflussgrößen auf die Belastbarkeit vorgestellt und bewertet. Dazu zählen neben dem Wärmebehandlungszustand des Werkstoffes auch der verwendete AM-Anlagentyp und deren spezifische Prozessparameter sowie die Belastungsrichtung. Die ertragbare Belastungshöhe zeigt eine direkte Abhängigkeit zu mikroskopischen Unregelmäßigkeiten und zum Wärmebehandlungszustand. Es zeigen sich gleichzeitig aber auch unerwartete Unterschiede zwischen nominell gleichen Versuchsreihen. Die aufgetretenen Besonderheiten im Ermüdungsverhalten erschweren eine Vorhersage der Belastbarkeit deutlich. Dieser Aspekt wird anhand eines erweiterten „Murakami“-Auswerteansatzes vorgestellt, bei dem eine direkte Korrelation zwischen der vorhandenen Defektpopulation und der zu erwartenden Lebensdauer beschrieben wird. Die Anwendbarkeit einer Erweiterung dieses Vorhersagekonzeptes auf Leichtmetall-Legierungen durch Noguchi wird ebenfalls thematisiert und anhand der erzielten Ergebnisse bei Ti-6Al-4V bewertet. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen das komplexe Zusammenspiel zwischen dem Fertigungsprozess, der Mikrostruktur und der resultierenden mechanischen Eigenschaften bei der additiven Fertigung. Eine zuverlässige Vorhersage der Ermüdungsfestigkeit von additiv hergestellten Strukturen erscheint nach wie vor schwierig und kann nur mit Hilfe von detaillierten und konsistenten Informationen zum Herstellungsprozess und der Werkstoffstruktur erreicht werden. |
| Databáze: |
OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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