CAEaddFert - Entwicklung eines virtuellen Prüfstands für Bauteile zur additiven Fertigung; Teilvorhaben: Entwicklung eines virtuellen Prüfstands für additiv gefertigte Bauteile zur Vorhersage von statischen und zyklischen Festigkeiten

Abstract

Die Additive Fertigung kann ein enormes Leichtbaupotential erschließen. Allerdings zeigen additiv gefertigte Bauteile Eigenspannungen bei veränderter Materialgüte (anisotrop, evtl. porenbehaftet) und sind daher im CAE-gestützten Produktentwicklungsprozess nicht integriert. Das verhindert bisher den Einsatz solcher Bauteile insbesondere in festigkeitsrelevanten Baugruppen.

Daher bestand das Projektziel, einen virtuellen Prüfstand für additiv zu fertigende Bauteile zu entwickeln, um diese in den CAE-gestützten Produktentwicklungsprozess einbeziehen zu können. Als wichtiges Projektergebnis ist der validierte Demonstrator eines solchen Prüfstands entstanden, dessen Kern die Berücksichtigung des Eigenspannungstiefenprofils ist. Der virtuelle Prüfstand ist universell und unabhängig von der Geometrie einsetzbar. Das Ziel der Erkundung eines methodischen Vorgehens, das im Projekt mit TRL 6 "Prototyp in Einsatzumgebung" abschließt, wurde erreicht. Damit kann ein enormes Leichtbaupotential erschlossen werden, verbunden mit der entsprechenden CO2-Minderung in der Produktion und Anwendung der Produkte.

TECOSIM konnte wichtige Erfahrungen zu den SLM-Materialien Aluminium und Edelstahl sammeln. Mit Materialersatzmodellen können sie jetzt einschließlich der Einflüsse von Anisotropie und Inhomogenität modelliert werden. Im Projekt wurde der Einfluss von Eigenspannungen auf die statische Festigkeit und Dauerfestigkeit an einem praktischen Anwendungsfall untersucht.