Validierung der strukturmechanischen Funktionsfähigkeit additiv gefertigter Leichtbaustrukturen durch experimenlle Bauteilprüfungen

Zur festigkeits- und leichtbauoptimierten sowie bruchsicheren Auslegung von Bauteilen und Strukturen unter Zuhilfenahme numerischer Methoden werden Werkstoffkennwerte verwendet, die an Normproben aufgenommen wurden. Die Übertragbarkeit dieser Materialkennwerte auf reale Bauteile ist bisher in Bezug auf additive Fertigungsverfahren noch wenig erforscht. Dennoch wurden ermittelte Kennwerte der additiv verarbeiteten TiAl6V4-Legierung zur Auslegung leichtbauoptimierter Strukturkomponenten herangezogen. Im Nachgang wurden die Simulationsergebnisse für ausgewählte Anwendungsbeispiele durch experimentelle Bauteilprüfungen validiert, um so die strukturmechanische Funktionsfähigkeit additiv gefertigter Leichtbaustrukturen zu bestätigen.
Alle untersuchten Strukturkomponenten hielten den für die Auslegung herangezogenen statischen und zyklischen Lastfällen stand. Eine ergänzende Risswachstumssimulation wies im Vergleich zum experimentell ermittelten Versagensverhalten eine hohe Übereinstimmung hinsichtlich Rissentstehungsort, Rissverlauf und ertragbare Lastwechselzahl auf.

BRÜGGEMANN, J.-P.; RISSE, L.; GRÜBEL, A.; RICHARD, H. A.; KULLMER, G.: Validierung der strukturmechanischen Funktionsfähigkeit durch experimentelle Bauteilprüfungen additiv gefertigter Leichtbaustrukturen. In: DVM-Bericht 250, Arbeitskreis: Bruchmechanische Werkstoff- und Bauteilbewertung: Beanspruchungsanalyse, Prüfmethoden und Anwendungen, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V., Paderborn, 2018, S. 89-98.

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