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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Innovative Ansätze in der additiven Leichtbaufertigung

Freitag (20.09.2019)
09:30 - 10:00 Uhr
Bestandteil von:


Derzeit sind die Potentiale des Leichtbaus und der additiven Fertigung weitestgehend bekannt. Sowohl im Leichtbau als auch in der additiven Fertigung werden neue Möglichkeiten aufgezeigt und zunehmend umgesetzt. Die Basis zur effizienten Nutzung von Leichtbaustrukturen mit konventionellen Fertigungsverfahren liegt insbesondere in der Bestrebung einer fertigungsgerechten Konstruktion und Entwicklung. Die additiven Fertigungsverfahren unterliegen nicht dieser Vielzahl fertigungsgerechter Restriktionen. Im Hinblick auf den Leichtbau ergeben sich hierdurch große Potentiale.


Nach dem Vorbild poröser bzw. geschäumter Strukturen und bekannten Systemen, wie das Fachwerk und Metallschaum, sowie nach natürlichen Abbildern, werden digitale CAD-Modelle poröser Strukturen erstellt, simuliert und gefertigt. Um zu prüfen, wie sich die Modelle poröser Strukturen in der Simulation verhalten und ob sie für technische Bauteile eingesetzt werden können, ist die Ermittlung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften notwendig. Für die in dieser Arbeit hergestellten Leichtbaustrukturen erweist sich das Fused Layer Modeling / Manufacturing (FLM) als geeignet, da sich hiermit Hohlräume realisieren. Insgesamt entstehen deterministische Strukturen mit geordneten Hohlräumen und stochastisch verteilten Poren mit unterschiedlichen Dichten. Die Ergebnisse zeigen, dass bei den gewählten porösen Strukturen eine hohe Reproduzierbarkeit, unabhängig von der Aufbaurichtung, vorliegt.


Eine hohe Bedeutung kann der Realisierbarkeit definierter Porenmorphologie, die Herstellbarkeit beliebiger poröser Geometrien und die Realisierbarkeit gradierter Porosität zugewiesen werden. Eine Beherrschbarkeit dieser drei Aspekte stellt ein Alleinstellungsmerkmal der additiven Fertigungsverfahren dar. Ein weiteres Potential poröser Strukturen bietet das hohe Flächenträgheitsmoment, das zu einer hohen Flächenhaftung zwischen heterogenen Werkstoffklassen führen kann. Dies ist zum Beispiel eine Möglichkeit zur Erhöhung der Adhäsion von Multimaterialanwendungen in der additiven Fertigung. Werden zusätzlich die Hauptanwendungsfelder (Leichtbau, Energieabsorption und funktionelle Eigenschaften) von Schäumen betrachtet, resultieren aus dem Schallabsorptionsverhalten additiv gefertigter, porösen Strukturen bisher ungenutzte Chancen. Durch die gezielte Strukturierung der Bauteile, können bestimmte Frequenzen, die zu hohen akustischen Emissionen führen, definiert absorbiert werden.

Sprecher/Referent:
Fabian Klein
Pfeiffer Vacuum GmbH
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Gerd Witt
    Universität Duisburg - Essen
  • Prof. Dr. Markus Schneider
    Hochschule Ruhr West

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