Ermüdungsfestigkeitsnachweis additiv gefertigter Strukturen unter Berücksichtigung der lokal vorliegenden Beanspruchungsart und Mikrostruktur
Das pulverbettbasierte Laser-Strahlschmelzen (LBM – Laser Beam Melting) bietet enorme Gestaltungsmöglichkeiten bzgl. der Herstellung strukturrelevanter Komponenten, und somit ein hohes Leichtbaupotenzial. Zur entsprechenden Auslegung sind die anisotropen, von der Aufbaurichtung bzw. Bauteilorientierung im Bauraum abhängigen, mechanischen Eigenschaften, komplexe Eigenspannungszustände, prozessinduzierte mikrostrukturelle Defekte sowie die raue „as-built“ Oberfläche zu berücksichtigen. Hierbei ist ferner zu beachten, dass diese Einflussgrößen gegenseitig sowie mit der vorliegenden Beanspruchung in Wechselwirkung treten.
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden mittels LBM gefertigte Proben aus dem austenitischen CrNi-Stahl 316L in Ermüdungsversuchen mit unterschiedlichen Beanspruchungsarten (Zug-Druck, Umlaufbiegung, Torsion, Zug-Druck-Torsion) belastet, um diese Wechselwirkungen herauszuarbeiten. Zudem wird hierbei die lokal im Bereich der Rissinitiierungsstellen vorliegende Mikrostruktur sowie die hieraus resultierenden mechanischen Eigenschaften mittels instrumentierter zyklischer Eindringprüfungen analysiert und hinsichtlich ihres Einflusses bewertet. Auf Basis dieser Untersuchungsergebnisse soll ein Konzept zur Auslegung von additiv gefertigten Komponenten erarbeitet werden, was anhand von Versuchen an bauteilähnlichen Strukturen validiert werden soll.
Dieses Projekt wird gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Konstruktion in Maschinenbau und Fahrzeugtechnik (iMAD) an der RPTU bearbeitet und finanziell durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.