Neues Fraunhofer-Laboratorium entwickelt Simulationsmethoden für AM-Bauteile

Das neue Laboratorium des Fraunhofer LBF kann Beanspruchungen von Bauteilen realitätsnah simulieren. Bild: Fraunhofer LBF, Raapke

| von Götz Fuchslocher
Das Fraunhofer LBF entwickelt Methoden, um mittels moderner Analysetechnik die Beanspruchungen für additiv gefertigte Bauteile zu simulieren.
In den „AM Fatigue Labs“ entwickelt das Fraunhofer LBF Methoden, um mittels moderner Analysetechnik die Beanspruchungen für additiv gefertigte Bauteile zu simulieren. Bild: Fraunhofer LBF, Raapke

Das neue Laboratorium habe man eingerichtet, um die Zuverlässigkeit additiv gefertigter Bauteile besser steuern zu können, teilt das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF mit. Denn die additive Fertigung stoße derzeit in vielen Bereichen des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus auf ein stetig wachsendes Interesse. Mit den realitätsnahen Simulationen lassen sich laut LBF zutreffende Bemessungskennwerte zur Auslegung solcher Bauteile ermitteln. Diese würden außerdem eine verlässliche Designvalidierung gewährleisten, indem sie den Einfluss sämtlicher relevanter Prozessparameter (etwa Betriebsbeanspruchungen oder Umwelteinflüsse) berücksichtigen.

Einsatz unterschiedlicher Dehnungssensoren

In den AM Fatigue Labs setzt das Team des Fraunhofer LBF unterschiedliche optische Dehnungssensoren ein, deren Messsignale über die erforderliche Echtzeitfähigkeit verfügen. Auf diese Weise wird eine Dehnungsregelung beispielsweise in versagensrelevanten Bauteilbereichen ermöglicht. Gleichzeitig können die Darmstädter
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der lastsynchronen Messung lokaler Dehnungsfelder Informationen über den lokal wirkenden Schädigungsmechanismus ableiten. Diese Informationen können zur Bauteiloptimierung genutzt werden. Darüber hinaus lassen sie sich auch zur Steigerung der Werkstoffausnutzung durch Berücksichtigung des defektorientierten Werkstoffverhaltens bereits in frühen Auslegungsphasen nutzen.

"Die neuen Freiheitsgrade bei der Bauteilentwicklung erfordern ein neues Bemessungskonzept, um das Potenzial dieser Fertigungstechnologie auch für zyklisch beanspruchte, sicherheitsrelevante Bauteile heben zu können", erklärt Rainer Wagener, unter dessen Federführung das neue Laboratorium am Fraunhofer LBF errichtet wurde. Durch die Ableitung dedizierter Bemessungskonzepte und Untersuchungsmethoden werde für additiv gefertigte Komponenten eine Anwendungssicherheit geschaffen, die mit derzeitig verfügbaren Regelwerken, welche sich allesamt an klassischen Herstellungstechnologien orientieren, nicht zu erreichen sei, ergänzt der Experte.

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