Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

Umformung additiv gefertigter Sandwichblechverbunde mit optimierten Kernstrukturen

Fachliche Zuordnung Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317137194
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Hauptziele des Projekts umfassten die Förderung isotroper Werkstoffeigenschaften, die Identifizierung und Charakterisierung von umformbaren Kernstrukturen, die Anpassung von Materialeigenschaften durch in-situ-Legierung, die Identifizierung von Nachbearbeitungsmethoden für komplexe Geometrien sowie die Herstellung und Verarbeitung hybrider Halbzeuge. Hierfür wurde durch eine innovative Prozessführung bei der Ultraschallanregung während der PBF-LB/M-Fertigung eine signifikante Reduzierung der Anisotropie der mechanischen Eigenschaften realisiert. Weiterhin wurde eine Kombination angepasster Prozessparameter und nachgelagerter Wärmebehandlung untersucht, die ebenfalls eine Verringerung der Anisotropie bei gleichzeitiger Reduzierung der Wärmebehandlung-Dauer ermöglichte. Skaleneffekte bei der Materialcharakterisierung und Umformung von Sandwichbauteilen belegten einen wesentlichen Einfluss der Probendicke auf die mechanischen Eigenschaften. Um darauf aufbauend eine systematische Entwicklung von umformbaren Kerngeometrien zu realisieren, wurde die „Solid Isotropic Material with Penalization“-Methode verwendet. Auf dieser Basis erfolgte die Entwicklung einer eigene Methode, die eine Bewertung der Umformbarkeit von Kernstrukturen erlaubt, indem kritische Lastfälle identifiziert und in Einheitslastfälle zerlegt werden. Obwohl eine 2D-Modellierung verwendet wurde, ist die entwickelte Methode auch auf dreidimensionale Geometrien und Umformprozesse übertragbar. Darüber hinaus wurde auch an einer werkstoffseitigen Verbesserung der Umformbarkeit gearbeitet. Die Zugabe von Aluminium zu einem Hochmanganstahl führte hierbei zu einer erhöhten Dehnung um ca. 50 % für alle betrachteten Aufbaurichtungen. Ferner beleuchteten Untersuchungen mit verschiedenen Al-Gehalten die Auswirkungen einer Al-Zugabe auf die effektive Absorption während des PBF-LB/M- Prozesses. Um die verfahrensinhärente hohe Oberflächenrauheit der aufgebauten Kernstrukturen zu Reduzieren und somit den Abgleich zwischen CAD/Simulation und realem Bauteil zu verbessern, erwies sich das Plasmapolieren als besonders geeignet. Insbesondere die hohe Geometrieunabhängigkeit ist hier vorteilhaft. Die Herstellung hybrider Halbzeuge wurde durch stoff- und formschlüssige Fügemethoden erforscht. Beim formschlüssigen Fügen wurden Zapfenverbindungen zwischen Deckblech und Kernstruktur erzeugt, die eine erfolgreiche Umformung zu einem Trapezprofil ermöglichten. Diese Technologie ermöglicht auch die Verarbeitung mehrerer Kernstrukturhalbzeuge mit ei-nem Deckblech zu einem Halbzeug, das die Bauraumgröße einer additiven Fertigungsmaschine überschreitet. Beim stoffschlüssigen Fügen wurden Querschnittsverjüngungen an der Kernstruktur additiv hergestellt, um eine Stromkonzentration und ein Umschmelzen des Materials zu ermöglichen, was eine starke Erwärmung bis zur Schmelztemperatur und somit eine stoff-schlüssige Verbindung mit dem Deckblech erzeugt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

© 2025 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung