Numerische und mechanische Untersuchung additiv gefertigter TiAl6V4 Gitterstrukturen

Zusammenfassung

Generative Fertigungsverfahren wie das selektive Laserschmelzen (SLM) eignen sich, aufgrund ihrer hohen geometrischen Designfreiheit, hervorragend für die Herstellung komplexer, zellulärer Leichtbaustrukturen. In diesem Zusammenhang spielt die gezielte konstruktive Anpassung an die Belastungsbedingungen eine entscheidende Rolle. Für die Nutzung dieses Potentials ist das Verständnis der charakteristischen mechanischen Eigenschaften dieser Gitterstrukturen von entscheidender Bedeutung. Im Fokus der experimentellen und numerischen Untersuchungen standen zwei unterschiedliche Gitterstruktur-Typen aus dem Werkstoff Ti-Al6V4. Diese wurden unter monotoner, einachsiger Belastung getestet. Die digitale Bildkorrelation (DIC) ermöglichte gleichzeitig die detaillierte Analyse der lokalen Dehnungsverteilung während der Verformung. Mikrostrukturelle Eigenschaften und die Gitterqualität wurden mit Hilfe von „Electron backscatter diffraction“ (EBSD) Analysen sowie rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen analysiert. Zudem erfolgte die Entwicklung eines Finite-Elemente- Modells, unter der Anforderung eines möglichst geringen Rechenaufwandes, durch die ausschließliche Verwendung von Balkenelementen. Der Vergleich mit den Dehnungswerten aus der DIC-Analyse ermöglichte Rückschlüsse über die Genauigkeit des Modells. Die Ergebnisse zeigen die charakteristischen Eigenschaften und Unterschiede zwischen den beiden untersuchten Gitterstrukturen sowie die typischen Versagensmechanismen unter der Belastung.