CAEaddFert - Entwicklung eines virtuellen Prüfstands für Bauteile zur additiven Fertigung; Teilvorhaben: Anpassungskonstruktion eines Freischneiders gemäß den Leichtbauprinzipien als Funktionsdemonstrator

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. Projektziel von PMT war es, einen Funktionsdemonstrator durch den Einsatz des virtuellen Prüfstands signifikant leichter auslegen zu können bei zumindest gleicher Festigkeit. Die aus der Simulation ermittelten Parameter und das ermittelte Material sollten abschließend im LPBF-Verfahren (Laser Powder Bed Fusion) überprüft werden. Das Projektziel von PMT wurde erreicht, für den Freischneider unter Beibehaltung der technischen Anforderungen und Funktionalität ein Bauteil zu erhalten, das bei gleicher Stabilität deutlich leichter und materialsparender ist. Der Demonstrator hat im Betrieb (auch Dauerbetrieb) funktioniert. Das zeigt, dass Leichtbau möglich ist, ohne Einbußen im Dauerbetrieb zu haben. Im Projektverlauf hat PMT sämtliche Proben und die Demonstratoren für Versuche und messtechnische Auswertungen der Kooperationspartner gefertigt. Das optimierte Design wurde von PMT bzgl. Fertigbarkeit und Nachbehandlung (z.B. Strahlen mit Stahlschrot) bewertet. Für die Nachbehandlung wurden Handlungsempfehlungen entwickelt. Eine Vorlage zur Kosten-/ Nutzen Betrachtung hinsichtlich Nachbehandlung wurde angefertigt.