Rapid Prototyping im Maschinen- und Automobilbau – Ermüdungseigenschaften additiv gefertigter Bauteile

Zusammenfassung

Nach einem Überblick über den aktuellen Kenntnisstand zur additiven Fertigung erfolgt zunächst eine Werkstoffcharakterisierung sowie die Darstellung physikalischer und mechanischer Eigenschaften von Proben und Bauteilen aus einer ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierung (AlSi10Mg), additiv gefertigt durch Metall-Laserstrahlschmelzen (englisch: Selective Laser Melting, SLM). Anschließend wird insbesondere auf das Ermüdungsverhalten additiv hergestellter Bauteile sowie auf die Einsatzmöglichkeit von SLM zur Substitution der gießtechnischen und zerspanenden Fertigungsverfahren eingegangen.

An einem konkreten Anwendungsfall wird gezeigt, dass Funktionsprototypen bereits heute durch Rapid Prototyping (SLM) hergestellt werden können. Mittels Metall- Laserstrahlschmelzen gefertigte Bauteile haben vergleichbare Ermüdungseigenschaften wie Druckguss-Komponenten. Die Lebensdauer wurde nach dem Örtlichen Konzept numerisch simuliert und experimentell in verschiedenen Schwingfestigkeitsversuchen analysiert. Zusätzlich ist eine deutliche Zeitersparnis im Entwicklungs- und Fertigungsprozess möglich. Die Anforderung im Prototypenbau, gegenüber dem späteren Serienteil äquivalente Bauteileigenschaften zu erreichen, wird erfüllt. Eine sichere Bauteilauslegung im Entwicklungsprozess ist gegeben. Im Vergleich der Lebensdauer von additiv gefertigten Bauteilen mit jener von Guss-Bauteilen kann eine hohe Übereinstimmung erzielt werden. Eine Substitution konventioneller Fertigungsverfahren ist somit möglich. Damit ist belegt, dass sich Funktionsprototypen auch additiv, durch Rapid Prototyping, herstellen lassen.