Bruchverhalten von Proben aus der Metalldruckanlage

Mit einem leistungsstarkem Pulverbettdrucker können an der Uni Siegen Legierung aus Aluminium-, Stahl- oder Titanpulver verschmolzen werden. Wissenschaftler*innen veröffentlichten jetzt erste Forschungsergebnisse zum Verhalten des Materials aus der Siegener Metalldruckanlage.

Additive Fertigung (AM), auch bekannt als 3D-Druck, hat das Potenzial, die Fertigungsindustrie zu revolutionieren. Der 3D-Druck von Metall entwickelt sich rasant weiter. In den letzten Jahren hat Metall-3D-Druck insbesondere in der Medizintechnik, der Automobil- sowie Luft- und Raumfahrtindustrie stark an Bedeutung gewonnen. Die Universität Siegen verfügt über einen leistungsstarken Pulverbettdrucker, welcher nach einem umfangreichen Laborumbau jetzt auch für Forschungskooperationen bereitsteht.
Die Anlage (3DS DMP Flex 350) wurde im Rahmen eines Großgeräteantrages von Prof. Dr.-Ing. Tamara Reinicke (Produktentwicklung) und Prof. Dr.-Ing. Martin Manns (Fertigungsautomatisierung und -montage) beschafft.

Mit ihr können zahlreiche Legierungen aus Aluminium-, Stahl- oder Titanpulver zu komplexen, mit konventionellen Fertigungstechnologien nicht herstellbaren Geometrien verschmolzen werden. Um das Vertrauen in die Anwendung dieser Technologie in sicherheitsrelevanten Bereichen zu stärken, bedarf es intensiver Forschung zur Bestimmung des Materialverhaltens bei hoher Beanspruchung.

Die erste wissenschaftliche Forschungsarbeit mit Proben aus der Siegener Metalldruckanlage, wurde kürzlich in „Theoretical and Applied Fracture Mechanics“, einer der führenden Fachzeitschriften auf dem Gebiet der Bruchmechanik, veröffentlicht. Ziel der Untersuchung war, die Auswirkung der Scanstrategie (Verfahrweg des Lasers) auf die Bauteilfestigkeit zu evaluieren. Im Rahmen dieser Forschung haben Prof. Dr.-Ing. Tamara Reinicke und Dr.-Ing. Mohammad Reza Khosravani vom Lehrstuhl für Produktentwicklung mit Prof. Dr.-Ing. Bernd Engel und Dr.-Ing. Peter Frohn-Sörensen vom Lehrstuhl für Umformtechnik eng zusammengearbeitet.

Dr. Khosravani erklärt, dass hier das Bruchverhalten von Proben mit doppelter Kerbung aus einer Aluminium-Legierung (AlSi10Mg) untersucht wurden. Es wurden Probekörper mit unterschiedlichen Geometriespezifikationen und Druckparametern hergestellt und das Bruchverhalten und die mechanische Festigkeit eingehend untersucht. Kerben spielen eine wesentliche Rolle bei der Auslegung von Bauteilen und sind oft verantwortlich für das Versagen von Bauteilen. Die Untersuchungsergebnisse helfen Konstrukteuren bei der Gestaltung und Ausrichtung von dauerfesten Bauteilfeatures.