Ziel dieser Arbeit ist, eine Grunderhebung an Daten über die während der Fertigung auftretenden Begleiterscheinungen wie Verzug und Eigenspannungen zu generieren, so dass spätere Forschungen darauf aufbauen können. Hierzu wird zunächst der während der additiven Fertigung entstehende Verzug der Bauteile gemessen, da während des Laserprozesses hohe Mengen an thermischer Energie in das Bauteil eingebracht werden.
In einem weiteren Schritt werden dann die Bauteile hinsichtlich der eingebrachten Eigenspannungen untersucht. Diese entstehen sowohl bei der Biegung der Blechgrundkörper als auch während der additiven Fertigung. Da nun sowohl bei der Umformung von Ti-6Al-4V als auch bei der Laserbestrahlung eine Spannung prozessbedingt im Werkstoff entstehen, werden die produzierten Proben unterschiedlichen Wärmebehandlungen unterzogen um diese zu reduzieren.
Die gewonnenen Ergebnisse geben dann Auskunft über die Maßhaltigkeit der Bauteile nach dem Prozess und die verwendeten Prozessparameter lassen sich weiter anpassen. Weiter kann mit den Ergebnissen aus den experimentellen Untersuchungen, das Ergebnis einer Simulation verifiziert werden oder Rückschlüsse auf mögliche Anpassungen in der angelegten Simulation getroffen werden können.
Inhaltsverzeichnis
- Verzeichnis der verwendeten Variablen, Symbole und Abkürzungen
- Einleitung
- Stand der Technik
- Grundlagen der Biegeumformung
- Freies Biegen
- Theorien zur Berechnung der Biegung
- Einfluss- und Störgrößen
- Laserstrahlbiegen
- Additive Fertigung mittels Laserstrahlschmelzen
- Titan und Titanlegierungen
- Metallkundliche Grundlagen von Titan
- Metallkundliche Grundlagen von Titanlegierungen (TiAI6V4)
- Methoden zur Bestimmung von Eigenspannungen
- Aufgabenstellung und Zielsetzung
- Genutzte Anlagen, Software und Werkstoffe
- Anlagen und Software
- Werkstoffe / Chemikalien
- Versuchsaufbau und -durchführung
- Allgemeine Probenbehandlung
- Proben für Verzugsmessung
- Proben für Eigenspannungsmessungen
- Charakterisierung der Hybridbauteile
- Verzugsauswertungen nach additivem Aufbau
- Auswertung der Eigenspannungsmessungen
- Vorstudie
- Messung Biegelinie – Nach Umformung – 4 Biegewinkel
- Messung Biegelinie - Nach additiven Aufbau
- Messungen Schliff – Nach Umformung
- Messung - nach additiven Aufbau
- Messung Biegelinie – nach Wärmebehandlung und Umformung
- Messungen Schliff – nach Wärmebehandlung
- Auswertung Prozesskette 1,5 mm Blech – thermisch/mechanisch
- Auswertung Prozesskette 1,5 mm Blech - mechanisch/thermisch
- Diskussion der Ergebnisse
- Verzug
- Eigenspannungen
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Projektarbeit untersucht die Auswirkungen additiver Fertigung auf Eigenspannungen und Verzug an Blechgrundkörpern, die durch Biegen umformt wurden. Die Arbeit konzentriert sich auf den Einsatz von Laserstrahlschmelzen zur Herstellung von additiven Elementen auf Blechgrundkörpern und deren Einfluss auf die Umformbarkeit.
- Einfluss additiver Elemente auf das Umformverhalten von Blechgrundkörpern
- Bestimmung von Eigenspannungen und Verzug nach additiver Fertigung und Umformung
- Untersuchung des Einflusses verschiedener Prozessparameter auf Eigenspannungen und Verzug
- Analyse des Einflusses von Materialeigenschaften auf die Umformbarkeit von Hybridbauteilen
- Bewertung der Möglichkeiten zur Optimierung des Herstellungsprozesses von Hybridbauteilen
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Thematik der Arbeit vor und erläutert die Relevanz von Hybridbauteilen, die durch additive Fertigung und Umformung entstehen. Kapitel 2 liefert einen Überblick über den Stand der Technik, einschließlich der Grundlagen der Biegeumformung, additiver Fertigung und Materialeigenschaften von Titan und Titanlegierungen.
Kapitel 3 definiert die Aufgabenstellung und die Ziele der Arbeit. Kapitel 4 beschreibt die verwendeten Anlagen, Software und Werkstoffe, die für die Durchführung der Experimente eingesetzt wurden. In Kapitel 5 wird der Versuchsaufbau und die -durchführung detailliert dargestellt, einschließlich der Beschreibung der Probenbehandlung, der Verzugsmessung und der Eigenspannungsmessungen.
Kapitel 6 präsentiert die Ergebnisse der Charakterisierung der Hybridbauteile, einschließlich der Verzugsanalyse und der Auswertung der Eigenspannungsmessungen. Die Kapitel 7 diskutiert die Ergebnisse der Arbeit und liefert eine Interpretation der Daten. Der Ausblick in Kapitel 8 fasst die Erkenntnisse zusammen und gibt Empfehlungen für zukünftige Forschung.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter dieser Arbeit sind: Additive Fertigung, Laserstrahlschmelzen, Hybridbauteile, Blechgrundkörper, Biegeumformung, Eigenspannungen, Verzug, Titan, Titanlegierungen.
- Citation du texte
- Florian Tost (Auteur), 2017, Eigenspannungen und Verzug an Blechgrundkörpern mit additivem Element. Eine experimentelle Untersuchung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/541382
