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Vortrag

WEB Ermüdungsverhalten von additiv gefertigtem Ti6Al4V – Einflussfaktoren und Auswirkungen

Donnerstag (14.05.2020)
17:35 - 17:50 Uhr Raum 2
Bestandteil von:


Die additive Fertigung bietet vollkommen neue Gestaltungsmöglichkeiten und ermöglicht u. a. neue Ansätze der äußeren Formgebung oder der Funktionsintegration. Mit zunehmender Prozesssicherheit steigt auch das industrielle Interesse an diesen neuen Möglichkeiten. Nach einem umfangreichen Einsatz bei individualisierten Designelementen ist nun auch eine verstärkte Anwendung bei mechanisch belasteten Bauteilen zu verzeichnen. Für sicherheitsrelevante Anwendungen ist ein umfassendes Verständnis der Prozess – Struktur – Eigenschaftskorrelation von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund sind Werkstoffe, die durch additive Fertigung hergestellt wurden, zu einem Schlüsselthema der zerstörungsfreien und zerstörenden Werkstoffprüfung geworden. Das Festigkeitspotential additiv hergestellter Werkstoffe erscheint auf den ersten Blick sehr vielversprechend. Diese Einschätzung basiert weitgehend auf Werkstoffkennwerten wie Zugfestigkeit, Streckgrenze oder Bruchdehnung. Tatsächlich sind diese quasi-statischen Eigenschaften von additiv hergestellten Werkstoffen mit konventionell erzeugten Werkstoffen vergleichbar.

Die aktuell verfügbaren Ermüdungsdaten schränken diese Einschätzung jedoch ein. Die zyklische Beanspruchbarkeit von generierten Werkstoffen ist oft deutlich geringer als die vergleichbarer, konventionell hergestellter Werkstoffe. Zudem ist die Streuung signifikant höher. Dies ist nicht überraschend, da das Ermüdungsverhalten sowohl von der Mikrostruktur des Werkstoffes als auch von der Defekttoleranz signifikant beeinflusst wird. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf die jüngsten Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von additiv gefertigtem Ti6Al4V am Fraunhofer IWS. Dabei werden die Einflüsse unterschiedlicher additiver Fertigungsverfahren, Probengeometrien und Testparameter beleuchtet und deren Auswirkungen auf die Ermüdungseigenschaften diskutiert. Die Ergebnisse verdeutlichen den signifikanten Einfluss der gesamten Prozesskette auf die Beanspruchbarkeit des Werkstoffs. Dabei wird deutlich, dass eine sichere Auslegung von additiv gefertigten und zyklisch belasteten Bauteilen aktuell nur auf Grundlage zuverlässiger, experimenteller Ermüdungsdaten erfolgen kann. Es gilt die vielfältigen Einflussfaktoren der gesamten Prozesskette ortsaufgelöst den mikrostrukturellen Gegebenheiten zuzuordnen und auf dieser Basis ein besseres Verständnis für die wirksamen Versagensmechanismen additiv hergestellter Werkstoffe unter zyklischer Beanspruchung zu schaffen.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Robert Kühne
Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
Weitere Autoren/Referenten:
  • Sebastian Schettler
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Christoph Wilsnack
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Jakob Schneider
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Christoph Leyens
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS
  • Prof. Dr. Martina Zimmermann
    Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

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