Einfluss des anisotropen Materialverhaltens von im SLM-Verfahren hergestellten AlSi10Mg unter multiaxialer Belastung

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Tröster
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528995277

Die additive Fertigung stellt neben den konventionellen Fertigungstechnologien, wie subtraktiver Fertigung (Fräsen oder Drehen) und formativer Fertigung (Gießen oder Schmieden), ein drittes Fertigungsverfahren dar. Bei der additiven Fertigung werden Bauteile durch schrittweises hinzufügen von Material hergestellt. Die angewendete Fertigungstechnologie, im Speziellen das selektive Laserschmelzen (SLM), kann ausgeprägte richtungsabhängige Materialeigenschaften induzieren. Um die Vorhersagegüte der numerischen Berechnungen solcher Werkstoffe zu verbessern müssen die richtungsabhängigen Eigenschaften bezüglich Plastizität und Materialversagen in die Materialmodelle mit einbezogen werden. In diesem Forschungsvorhaben soll das mechanische Verhalten von im SLM-Verfahren additiv gefertigter Werkstoffe aus der Aluminium-Legierung AlSi10Mg untersucht werden. Ziel der Untersuchung ist die Entwicklung einer Methodik zur Charakterisierung der anisotropen mechanischen Materialeigenschaften für dieses Herstellungsverfahren sowie die Ableitung geeigneter anisotroper Plastizitäts- und Versagensmodelle. Die Werkstoffeigenschaften sollen mittels quasistatischer Versuche bei verschiedenen Belastungszuständen zwischen uniaxialem Druck und äquibiaxialem Zug bis hin zum Bruch bestimmt werden. Um den Einfluss der verfahrensbedingten Anisotropie auf das Werkstoffversagen zu bestimmen sollen Versagensmoden, z. B. Versagen von oder zwischen einzelnen Belichtungsschichten, bei verschiedenen Belastungszuständen untersucht werden. Für die Herstellung eines Kausalzusammenhangs zwischen der Anisotropie der mechanischen Eigenschaften und der Mikrostruktur des Werkstoffes sollen XRD und EBSD durchgeführt werden. Auf Basis der Werkstoffcharakterisierung sollen Anforderungen an mathematische Modelle zur Übertragung in die numerische Simulation definiert werden. Diese müssen die mechanischen Eigenschaften abbilden aber auch die verschiedenen Versagensmoden mit einbeziehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen