Skip to main content
main-content

11.02.2019 | Konstruktionslehre | Im Fokus | Onlineartikel

Platten statt Gitter

Autor:
Dieter Beste

Wissenschaftler haben eine Konstruktionsweise für das Additive Manufacturing entwickelt, die mit sich regelmäßig wiederholenden Plattenstrukturen maximale Steifigkeit in Leichtbauteilen realisiert.


3D-Druck und andere additive Fertigungsverfahren ermöglichen es, Materialien mit äußerst komplexen inneren Strukturen herzustellen. Für Leichtbaukonstruktionen lassen sich auf dieses Weise Bauteile mit einem möglichst großen Anteil an inneren Hohlräumen realisieren. Damit diese nun nicht nur leicht, sondern auch stabil sind, haben Forscher um Dirk Mohr, Professor für numerische Materialmodellierung in der Fertigung an der ETH Zürich, neue innere Strukturen entwickelt, mit denen sich Kräfte in allen drei Dimensionen einfangen lassen.

Empfehlung der Redaktion

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Arbeitsschritte des Konstruktionsprozesses und Methodenauswahl

Der Vorgang des Konstruierens stellt im Sinne der Systemtechnik einen Informationsumsatz dar, der in vier Phasen abläuft, die in sieben Schritte aufgeteilt sind. In der VDI-Richtlinie 2221 wird dieser Arbeitsfluss näher erläutert und …


Additive Manufacturing (AM) fordert dazu heraus, Konstruktionsregeln zu überdenken und vielfach neu zu formulieren. Springer-Autor Martin Kumke weist allerdings in "Methodisches Konstruieren von additiv gefertigten Bauteilen" auch auf markante Analogien zwischen den Konstruktionsregeln für konventionelle und additive Fertigungsverfahren hin: "Das bei vielen konventionellen Verfahren unerwünschte Auftreten von Hinterschnitten ist vergleichbar mit den ebenfalls unerwünschten Stützstrukturen bei vielen AM-Verfahren" (Seite 72).

Um Steifigkeit in einem Bauteil zu realisieren, nutzen Konstrukteure seit Langem das Gitterprinzip, das einem beispielsweise beim Eiffelturm ins Auge springt. "Man kann durch Gitterstrukturen hindurchsehen. Diese werden daher häufig als optimale Leichtbaustrukturen wahrgenommen", sagt Dirk Mohr. "Mit Computerberechnungen und experimentellen Messungen konnten wir nun jedoch zeigen, dass Plattenstrukturen bei gleichem Gewicht und Volumen bis zu dreimal steifer sind als Gitterstrukturen." Und nebst der Steifigkeit (Widerstand gegen elastische Verformung) komme auch die Festigkeit (Widerstand gegen irreversible Verformung) dieser Strukturen den theoretischen Maximalwerten sehr nahe.

Periodische Plattenstrukturen

Mohr betont, dass die Vorteile dieser Konstruktionsweise universell gelten: bei allen Materialien und auch auf allen Größenskalen vom Nanometermaßstab bis ganz groß. Allerdings: "Stellt man solche Strukturen heute additiv aus Edelstahl her, kosten sie pro Gramm so viel wie Silber." Sobald additive Fertigungstechnologien für die Massenproduktion bereit seien, werde es jedoch zum Durchbruch für die periodischen Plattenstrukturen kommen.

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

Das könnte Sie auch interessieren

Premium Partner

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Whitepaper

- ANZEIGE -

Grundlagen zu 3D-Druck, Produktionssystemen und Lean Production

Lesen Sie in diesem ausgewählten Buchkapitel alles über den 3D-Druck im Hinblick auf Begriffe, Funktionsweise, Anwendungsbereiche sowie Nutzen und Grenzen additiver Fertigungsverfahren. Eigenschaften eines schlanken Produktionssystems sowie der Aspekt der „Schlankheit“ werden ebenso beleuchtet wie die Prinzipien und Methoden der Lean Production.
Jetzt gratis downloaden!

Marktübersichten

Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

Bildnachweise