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Entwicklung und Bewertung additiv aus EN AW-6063 im WAAM-Verfahren gefertigter Hohlstrukturen als funktionsintegrierte Grundkörper für Motorradlenker

Neben Leichtbauaspekten zielt das Forschungsvorhaben Multi-Fun darauf ab, weitere Vorzüge der additiven Fertigung metallischer Strukturen, Multimaterialkombinationen und Funktionsintegration, für die zukünftige Anwendung in Aluminiumbauteilen auszunutzen. In dieser Veröffentlichung wird die Verfahrensentwicklung zum Aufbau der additiv gefertigten Aluminiumstrukturen bis hin zu deren Schwingfestigkeitsbewertung beschrieben. Als Werkstoff dient EN AW-6063 (AlMgSi0,5) Schweißdraht. Dieser wird mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) in einzelnen Schweißbahnen zu einer Hohlstruktur aufgebaut. Fertigungstechnische Herausforderungen wurden in der Prozessentwicklung gelöst, so dass Rohstrukturen für einen Motorradlenker hergestellt werden können. Die untersuchten…

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Neben Leichtbauaspekten zielt das Forschungsvorhaben Multi-Fun darauf ab, weitere Vorzüge der additiven Fertigung metallischer Strukturen, Multimaterialkombinationen und Funktionsintegration, für die zukünftige Anwendung in Aluminiumbauteilen auszunutzen. In dieser Veröffentlichung wird die Verfahrensentwicklung zum Aufbau der additiv gefertigten Aluminiumstrukturen bis hin zu deren Schwingfestigkeitsbewertung beschrieben. Als Werkstoff dient EN AW-6063 (AlMgSi0,5) Schweißdraht. Dieser wird mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) in einzelnen Schweißbahnen zu einer Hohlstruktur aufgebaut. Fertigungstechnische Herausforderungen wurden in der Prozessentwicklung gelöst, so dass Rohstrukturen für einen Motorradlenker hergestellt werden können. Die untersuchten Hohlstrukturen dienen als Grundkörper, die durch Funktionsintegration innenliegende Hydraulikleitungen und in weiteren Prozessschritten auf- und überschweißte Kupferkonduktoren führen. Beide Leitungsarten sind für die Funktionalität des Motorradlenkers erforderlich.

Teilstrukturen aus dem Motorradlenker wurden experimentell im Axial-Biegeversuch unter Zugeschwellbelastung untersucht, um die Schwingfestigkeit der Strukturen im Zustand „wie gefertigt“ zu ermitteln. Für eine Lebensdauerabschätzung am Beispiel dieser WAAM-Aluminiumstruktur wurden Ansätze erprobt, die mit Hilfe von Finite Elemente Modellen und Belastungssimulationen Strukturspannungen verwenden. Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem Werkstoffkennwerte für Realgeometriemodelle verwendet werden, bietet gerade für additiv gefertigte Strukturen ein Ansatz basierend auf Repräsentativen Strukturelementen (RSE) in Kombination mit Nominalgeometrien Vorteile hinsichtlich der Rechenzeit und Anwendbarkeit, die Gegenüber der Abschätzungsgüte abzuwägen sind.

Artikelnummer
ADD-2023-307

Titel
Entwicklung und Bewertung additiv aus EN AW-6063 im WAAM-Verfahren gefertigter Hohlstrukturen als funktionsintegrierte Grundkörper für Motorradlenker
Autor(en)
B. Möller, M. Kiel, R. Wagener, E. Taliani, R. Kordaß, M. Schramm, R. Gradinger
DOI
10.48447/ADD-2023-307
Veranstaltung
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
Jahr der Veröffentlichung
2023
Publikationsart
Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache
Deutsch
Stichwörter

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Entwicklung eines Buildprozessors mit innovativen Aufbaustrategien zur Optimierung der additiven Fertigung im selektiven Laserstrahlverfahren (PBF-LB\M)
Autor(en): R. Hofmann, M. Werz, M. Käß
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Entwicklung eines Buildprozessors mit innovativen Aufbaustrategien zur Optimierung der additiven Fertigung im selektiven Laserstrahlverfahren (PBF-LB\M)
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R. Hofmann, M. Werz, M. Käß
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Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses von Prozessparametern beim LPBF auf die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur von AISI 316L
Autor(en): S. Sewalski, M. Käß, M. Werz, S. Weihe
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8. Tagung des DVM-Arbeitskreises Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen
10.48447/ADD-2023-BB
M. Eiber, Prof. Dr.-Ing. H. A. Richard
2023
Berichtsband (PDF)
Deutsch
additiv gefertigt, Bauteile, Strukturen
Preis 90,00 €
Nur online erhältlich
Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
Autor(en): S. Megahed, K. M. Krämer, C. Heinze, C. Kontermann, A. Udoh, S. Weihe, M. Oechsner
10.48447/ADD-2023-301
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
Kriechverhalten von mittels Selektiven Laserstrahlschmelzen hergestellten IN738LC: Einfluss der Aufbauorientierung auf Zwillingsbildung
S. Megahed, K. M. Krämer, C. Heinze, C. Kontermann, A. Udoh, S. Weihe, M. Oechsner
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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S. Megahed, K. M. Krämer, C. Heinze, C. Kontermann, A. Udoh, S. Weihe, M. Oechsner
10.48447/ADD-2023-301
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Selektives Laserstrahlschmelzen,IN738LC,Aufbaurichtung,Kriecheigenschaften,Mikrostruktur
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG
Autor(en): M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
10.48447/ADD-2023-312
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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THEORETISCHE UND EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESCHREIBUNG DES VERSAGENSVERHALTENS VON ADDITIV GEFERTIGTEN PROBEN AUS ALSI10MG
M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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M. Hankele, M. Werz, S. Weihe
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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AlSi10Mg,Versagensmechanismen,Schädigungsmechanik,LPBF
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Proben für die Ermittlung von Betriebsfestigkeitskennwerten an WAAM-Werkstoffen
Autor(en): M. Wächter, M. Hupka, M. Leicher, K. Treutler, A. Esderts, V. Wesling
10.48447/ADD-2023-173
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Tagungsmanuskript (PDF)
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Proben für die Ermittlung von Betriebsfestigkeitskennwerten an WAAM-Werkstoffen
Proben für die Ermittlung von Betriebsfestigkeitskennwerten an WAAM-Werkstoffen
M. Wächter, M. Hupka, M. Leicher, K. Treutler, A. Esderts, V. Wesling
10.48447/ADD-2023-173
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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10.48447/ADD-2023-173
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Betriebsfestigkeit,WAAM,Kerben,additive Fertigung,Oberflächeneinfluss
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
Autor(en): L. Strauß, G. Löwisch
10.48447/ADD-2023-294
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
L. Strauß, G. Löwisch
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Bruchauslösende Inhomogenitäten bei PBF-LB AlSi10Mg-Bauteilen: Ermittlung der Rissinitiierungsphase aus dem CT-Scan
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
PBF-LB,AlSi10Mg,Ermüdungsfestigkeit,Rissinitiierung,Computertomographie
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Leichtbaupotenzial und Defekttoleranz von additiv-gefertigten Werkstoffen und Strukturen
Autor(en): M. Zimpel, M. A. Merghany, M. Teschke, J. Tenkamp, S. Stammkötter, F. Walther
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Tagungsmanuskript (PDF)
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Tagungsmanuskript (PDF)
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Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Statistische Bewertung bruchauslösender Inhomogenitäten additiv gefertigter Proben aus AlSi10Mg unter zyklischer Beanspruchung
Autor(en): L. Strauß, N. Kurenbach, S. Lübbecke, M. Moser, V. Nedeljkovic-Groha, G. Löwisch
10.48447/ADD-2022-007
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Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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Statistische Bewertung bruchauslösender Inhomogenitäten additiv gefertigter Proben aus AlSi10Mg unter zyklischer Beanspruchung
L. Strauß, N. Kurenbach, S. Lübbecke, M. Moser, V. Nedeljkovic-Groha, G. Löwisch
10.48447/ADD-2022-007
2022
Publikationsart: Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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Statistische Bewertung bruchauslösender Inhomogenitäten additiv gefertigter Proben aus AlSi10Mg unter zyklischer Beanspruchung
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Deutsch
AlSi10Mg, √𝒂𝒓𝒆𝒂, Kitagawa-Takahashi, PBF-LB, Shiozawa, statistische Verteilung
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Additive Fertigung vs. Guss: Ein Vergleich am Beispiel von Aluminium
Autor(en): A. Kern, O. Hemmelmann, U. Jung
10.48447/ADD-2023-302
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Tagungsmanuskript (PDF)
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Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Charakterisierung von struktur- und ermüdungsseitigen Skalierungseffekten in bionischen AM-Bauteilen
Autor(en): M. Zimpel, M. Teschke, J. Tenkamp, F. Walther
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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Charakterisierung von struktur- und ermüdungsseitigen Skalierungseffekten in bionischen AM-Bauteilen
M. Zimpel, M. Teschke, J. Tenkamp, F. Walther
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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M. Zimpel, M. Teschke, J. Tenkamp, F. Walther
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Ti-6Al-4V,FCRC-Brackets,Bauteilprüfung,Ermüdungsverhalten,Bruchmechanik
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen additiv gefertigter Gitterstrukturen auf Basis dreifach periodischer Minimalflächen (TPMS)
Autor(en): F. Günther, M. Wagner, S. Pilz, A. Gebert, F. Hirsch, M. Kästner, M. Zimmermann
10.48447/ADD-2023-282
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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F. Günther, M. Wagner, S. Pilz, A. Gebert, F. Hirsch, M. Kästner, M. Zimmermann
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Gitterstrukturen,dreifach periodische Minimalflächen,additive Fertigung,morphologische Imperfektionen,Rekonstruktion
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Probekörperdesign für die mechanische Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften von Gitterstrukturen unter zyklischer Zug-Druck-Belastung
Autor(en): M. Greiner, J. Hoffmann, C. Mittelstedt
10.48447/ADD-2023-298
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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M. Greiner, J. Hoffmann, C. Mittelstedt
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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Additive Fertigung,Gitterstrukturen,Ermüdungsverhalten,Probekörperdesign,Topologieoptimierung
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
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Autor(en): M. Hofmann, J. Schönherr, M. Klein, M. Oechsner, F. Funcke, M. Kolbinger
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
Konstitutive Materialmodellierung,Ermüdung,Anrisslebensdauer,Potentialsonde
Preis 25,00 €
Nur online erhältlich
Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum
Autor(en): J. Weiser, M. Werz, S. Fritz
10.48447/ADD-2023-295
DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
Deutsch
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Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum
Nachweis der Herstellbarkeit von Bauteilen mittels PBF/L im Hochvakuum
J. Weiser, M. Werz, S. Fritz
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
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DVM-Arbeitskreis Arbeitskreis Additiv gefertigte Bauteile und Strukturen - Tagung
2023
Tagungsmanuskript (PDF)
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