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Vortrag

Additiv generierte maßgeschneiderte hochfeste Al-Werkstoffe – Unterschiede zwischen Werkstoff- und Bauteilverhalten aus werkstoffmechanischer Sicht

Mittwoch (04.12.2019)
10:35 - 10:55 Uhr

Additive Fertigung im Pulverbett ist im ersten Schritt immer auch Werkstofferzeugung, wobei die verfahrensinhärente schnelle Werkstoffabkühlung gerade für Al-basierte Legierungen viele neue Werkstoffoptionen ermöglicht. Beispielsweise demonstrieren Sc-modifizierte Al-Legierungen eine fast ideale Metallurgie, welche hohe Werkstoff-festigkeit bei gleichzeitig beeindruckender Zähigkeit ermöglicht. Umso wichtiger wird es, aus der statischen & dynamischen Werkstoffcharakterisierung respektive dem zu beobachtenden Werkstoffversagen die richtigen werkstoff-mechanisch plausiblen Schlüsse zu ziehen. Das Laser-Pulverbettschmelzen (LPB-S) kreiert, basierend auf digitalen Fertigungs(CAD)daten endkonturnahe Geometrien, die, wenn sie in ihren groben Dimensionen einer etablierten Werkstoffprüfprobe entsprechen, von vielen LPB-S Anwendern prüftechnisch (z.B. Ermittlung der Zugfestigkeit und Werkstoffdehnbarkeit) dieser gleichsetzt werden. Dies ist werkstoff-mechanisch aber unsinnig, da die dem Versagen zu Grunde liegenden, von lokalen realen Spannungsspitzen (& Dehnungen) verursachten, Mikrostrukturschädigungen im generierten Material in ihrer tatsächlichen Höhe & Verteilung unbekannt sind. Daher machte es mehr Sinn mittels LPB-S Verfahren erzeugte „Prüfproben“ als Bauteile zu betrachten. Denn deren mechanisches Versagen ist immer eine Wechselwirkung aus Bauteil(makro)geometrie, Bauteiloberfläche und Bauteilwerkstoff (mit seinen darin während der schichtweisen Materialerzeugung direkt etablierten Mikrostrukturmerkmalen wie Poren, Oxideinschlüsse, Bindefehler etc) und der aufgetragenen Belastung. Der Vortrag beschreibt an Hand des 500+ MPa starken AlMgSc Materialkonzepts Scalmalloy® diese oben genannten Besonderheiten und erklärt, warum es treffender ist, von der Belastbarkeit von additiv erzeugten Strukturen statt von Festigkeit derselben zu sprechen. Dieswird umso wichtiger, wenn die Bauteilgeometrie mittels Methoden der Topologie-Optimierung auf maximierten Leichtbau getrimmt wird.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Frank Palm
Airbus Defence and Space GmbH