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Poster

*storniert, wird nicht teilnehmen* Dynamische Belastung von auxetischen Metamaterialien

Mittwoch (13.05.2020)
18:30 - 18:31 Uhr Raum 1
Bestandteil von:
Beiträge:
- Poster *web* Oberflächeninokulation von Aluminiumpulvern für die additive Fertigung von Al-7075 Legierungen 1 Pascal Vieth
- Poster *web* Zerstörungsfreie Prüfung additiv gefertigter Metallproben mittels Röntgenrückstreuung und Laminographie 1 Dr. Maryam Nazarzadehmoafi
- Poster *web* Ein Prüfkonzept zur Bewertung des Zeitstandverhaltens additiv gefertigter Bauteile 1 Timo Brune
- Poster *web* Selektives Laser Schmelzen von β-Ti-Nb-Legierungen für Knochenimplantate 1 Dr. Stefan Pilz
- Poster *web* Erzeugung von Mikrostrukturen und der Einfluss von Bearbeitungsstrategien auf die Rauheit beim Lasermikrosintern von Edelstahl 316L 1 Jens Woytkowiak
- Poster *web* Hybride Fertigung von Flachdichtungen mittels Fused Filament Fabrication 1 Daniel Laumann
- Poster *web* Nanomodifizierte Aluminiumpulver für die additive Fertigung, unterstützt durch dynamische Differenzkalorimetrie 1 Steffen Heiland
- Poster *web* Herstellung individueller Strukturen aus silikatischen Werkstoffen mittels Wire-Laser Additive Manufacturing (WLAM) 1 Fabian Fröhlich
- Poster *web* Kontrollierte Veränderung von Tropfengrößen in 3D-gedruckten, mikrofluidischen Bauteilen unter Verwendung eines integrierten Reglers 1 Niclas Weigel
- Poster *web* Mikrostereolithographie mit nicht zytotoxischen Resinen für Zellkulturoberflächen 1 Carolin Fischer
- Poster *web* Additive Fertigung belastungsangepasster Implantate 1 Dennis Milaege
- Poster *web* Eutektische Aluminium-Nickel-Legierungen für die Prozessmodellierung im pulverbettbasierten Laserstrahlschmelzen 1 Markus Döring
- Poster *web* Untersuchung zum Einsatz von Voxel-CAD-Systemen beim 3D-Multimaterialdruck 1 Henning Einloth
- Poster *web* Phasenfeldsimulation über Prozess-Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen von additiv hergestellten Metallen 1 Prof. Dr. Bai-Xiang Xu
- Poster *web* Synthese, Charakterisierung und Verarbeitung von neuartigen Polymermaterialien für biomimetische Implantate 1 Dr. Wolfdietrich Meyer

Session P.1: Session 1
Gehört zu:
Symposium P: Oral-Poster-Präsentation


Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Verhalten auxetischer Metamaterialien unter dynamischer Belastung. Auxetische Materialien sind durch eine negative Querkontraktionszahl definiert. Durch additive Laserschmelzverfahren lassen sich periodische Strukturen herstellen, die aufgrund des auxetischen Effekts steifer und fester im Vergleich zu konventionellen Strukturen sind. Diese Eigenschaften sind interessant für z.B. energieabsorbierende Komponenten in automobilen Crashszenarien.

Experimentell lässt sich das auxetische Verhalten unter quasi-statischer Belastung beobachten. Beim Übergang zu dynamischen Belastungsgeschwindigkeiten tritt jedoch u.a. ein abrupter Wechsel des Deformatiosnmechanismus ein. Dabei wird die auxetische Deformation durch ein lokalisiertes Versagen der Struktur ersetzt. Darüber hinaus zeigen manche Metamaterialien eine Dehnratenabhängigkeit im Sinne einer gesteigerten Festigkeit und Steifigkeit bei Erhöhung der Belastungsgeschwindigkeit. Diese Abhängigkeit kann entweder das Resultat der Strukturantwort oder des zugrundeliegenden Werkstoffes sein.

Zur Untersuchung dieser Phänomene kombinieren wir zwei Prüfmethoden. Die Transienten des zeitlichen Kraftverlaufs werden mit einem Direkt-Impakt Hopkinson Bar aufgezeichnet. Im Gegensatz zu üblichen dynamischen Prüfverfahren erzeugt diese Methode genaue Kraftverläufe ohne Artefakte.

Die Deformationsmessung von Gitterstrukturen zeigt ein grundsätzliches Problem: Es grenzen Bereiche mit Material umittelbar an leere Zwischenräume. Konventionelle, kommerziell erhältliche lokale DIC unterscheidet die Bereiche nicht voneinander und liefert daher tendentiell ungenaue Ergebnisse. Eine präzise Messung der Deformation wird durch globale DIC ermöglicht. Diese Methode löst das Problem und erlaubt genauere Ergebnisse bei gleicher Auflösung der Bilddaten. Der Grund ist die explizite Berücksichtigung der Anfangsstruktur. Die Struktur wird dabei mit Finiten Elementen diskretisiert. Dieses Vorgehen sorgt für ein stetiges Veschiebungsfeld und beschränkt den Auswertebereich auf die Bereiche mit Material.

Ergebnisse für drei unterschiedliche, additiv gefertigte auxetische 3D-Strukturen. Es wird zunächst das Basismaterial, dann die Strukturen quasi-statisch und dynamisch untersucht. Der Vergleich ermöglicht Aufschluss über den Ursprung der Dehnratenabhängigkeit. Die Strukturantworten werden mittels globaler DIC ausgewertet und die Basis für das auxetische Verhalten der Strukturen herausgearbeitet.

Sprecher/Referent:
Antonina Trippel
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Weitere Autoren/Referenten:
  • Puneeth Jakkula
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Florian Gutmann
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Dr. Georg Ganzenmüller
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
  • Prof. Dr. Stefan Hiermaier
    Albert-Ludwigs-Universität Freiburg