Entwicklung und Validierung einer Prüfsystematik zur Charakterisierung von additiv gefertigten Thermoplast-Leichtbaustrukturen

verfasst von: Patrick Striemann

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Buchreihe : Werkstofftechnische Berichte │ Reports of Materials Science and Engineering

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Dieses Buch befasst sich mit der Charakterisierung von additiv gefertigten Thermoplast-Leichtbaustrukturen. Die prozessbedingten Eigenheiten der additiven Fertigung beeinflussen die Prüfstrategien und die Charakterisierungsergebnisse. Daher werden einzelne Prüfstrategien zur Beurteilung der Qualität und der Leistungsfähigkeit auf das Verarbeitungsverfahren angepasst. Die qualitative Beurteilung erfolgte oberflächen- und volumenbasiert. Durch die Kombination beider Methoden konnten Ansammlungen von Porenvolumen den Fertigungseffekten zugeordnet werden. Die Bewertung des Verformungsverhaltens erfolgte in einem breiten Dehnratenbereich (statisch, quasistatisch und dynamisch), das Ermüdungsverhalten unter zyklischer Belastung wurde bis 108 Lastwechsel charakterisiert. Für die Untersuchungen im VHCF-Bereich wurde ein Hochfrequenz-Prüfsystem verwendet und die Temperaturentwicklung überwacht. Die adaptierten und neuentwickelten Prüfstrategien lassen sich in einer Prüfsystematik zusammenfassen, die die fertigungsbedingten Einflüsse berücksichtigen und einen sicheren Betrieb von langzeitbeanspruchten Thermoplast-Leichtbaustrukturen gewährleisten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Einleitung

Zusammenfassung

Die additive Fertigung (AM, engl. „Additive Manufacturing“) kann als Kollektiv von Technologien umschrieben werden, die dreidimensionale Volumenkörper systematisch Schicht für Schicht generieren [1]. Durch diesen Fertigungsansatz können neuartige, komplexe Geometrien erzeugt werden, die bisher durch den Einsatz konventioneller Fertigungsverfahren nicht möglich oder unwirtschaftlich waren. Die hohen Freiheitsgrade bezüglich der Komplexität ermöglichen die Integration von zusätzlichen Funktionen.

Patrick Striemann

Kapitel 2. Stand der Technik

Zusammenfassung

In diesem Kapitel wird der Stand der Technik mit Hilfe der aktuell relevanten Literatur dargestellt. Die Unterkapitel 2.1 und 2.2 werden ein grundlegendes Verständnis für die verwendeten Materialien aufbauen. In Unterkapitel 2.3 werden die additive Fertigung von unverstärkten und faserverstärkten Thermoplasten und prozessbedingte Eigenheiten vorgestellt.

Patrick Striemann

Kapitel 3. Prozess und Material

Zusammenfassung

Dieses Kapitel beschreibt das zugrundeliegende Ausgangsmaterial und die Herstellungsmethoden. Der Werkstoff entsteht aus dem Ausgangsmaterial und der Herstellungsmethode. Die Prozessparameter haben einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften des Ausgangswerkstoffs und werden deshalb detailliert definiert.

Patrick Striemann

Kapitel 4. Experimentelle Verfahren

Zusammenfassung

Im folgenden Kapitel werden die experimentellen Verfahren der Untersuchungsreihe vorgestellt. Die zerstörungsfreien Prüfmethoden wurden für die Qualitätsbeurteilung verwendet, die zerstörenden Verfahren zur Charakterisierung der werkstoffmechanischen Eigenschaften.

Patrick Striemann

Kapitel 5. Ergebnisse

Zusammenfassung

In Abschnitt 5.1 wird die prozessinduzierte Anisotropie betrachtet, Abschnitt 5.2 vertieft die fertigungsbedingte Grenzschichtverbindung. Aus diesen Ergebnissen lassen sich zwei Prozessvariationen mit dem Fokus auf der Leistungsfähigkeit und der Prozesseffizienz ableiten. Diese beiden Variationen werden in Abschnitt 5.3 unter hohen Dehnraten und sehr hohen Lastspielzahlen anwendungsnah bewertet.

Patrick Striemann

Kapitel 6. Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Prüfsystematik zur Charakterisierung von additiv gefertigten Thermoplast-Leichtbaustrukturen entwickelt. Hierfür wurde ein kohlenstoff-kurzfaserverstärktes Polyamid 6 (CF-PA) untersucht, das mit einer extrusionsbasierten additiven Fertigung (AM, engl. „Additive Manufacturing“) verarbeitet wurde. Ein Schwerpunkt liegt auf dem Verformungs- und Ermüdungsverhalten des AM-Werkstoffs und den Einflüssen der prozessinduzierten Defekte auf die mechanischen Werkstoffkennwerte.

Patrick Striemann

Backmatter

Titel: Entwicklung und Validierung einer Prüfsystematik zur Charakterisierung von additiv gefertigten Thermoplast-Leichtbaustrukturen
verfasst von: Patrick Striemann
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-40755-1
Print ISBN: 978-3-658-40754-4
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-40755-1

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