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Rechnerischer Festigkeitsnachweis für additiv gefertigte Bauteile aus 316L

Mit dem Laser-Powder-Bed-Fusion-Prozess (PBF-LB/M) steht ein additives Fertigungsverfahren für metallische Bauteile zur Verfügung, welches bereits heute mit seinen Möglichkeiten des Leichtbaus durch Topologieoptimierung und bedarfsgerechten Herstellung die Fertigung von Bauteilen zu relativ geringen Kosten erlaubt. Leider fehlt es für den breiten industriellen Einsatz aber aktuell an allgemeingültigen Regelwerken zur Festigkeitsbewertung additiv gefertigter metallischer Bauteile, sodass auf zerstörende, bauteilspezifische Prüfungen zurückgegriffen werden muss. Für Strukturbauteile, insbesondere solche im regulierten Zulassungsprozess, vermindert dies die sich ergebenden Vorteile der additiven Fertigung. Eine rechnerischen Nachweisführung mit geeigneter Prognosegüte für den…

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Mit dem Laser-Powder-Bed-Fusion-Prozess (PBF-LB/M) steht ein additives Fertigungsverfahren für metallische Bauteile zur Verfügung, welches bereits heute mit seinen Möglichkeiten des Leichtbaus durch Topologieoptimierung und bedarfsgerechten Herstellung die Fertigung von Bauteilen zu relativ geringen Kosten erlaubt. Leider fehlt es für den breiten industriellen Einsatz aber aktuell an allgemeingültigen Regelwerken zur Festigkeitsbewertung additiv gefertigter metallischer Bauteile, sodass auf zerstörende, bauteilspezifische Prüfungen zurückgegriffen werden muss. Für Strukturbauteile, insbesondere solche im regulierten Zulassungsprozess, vermindert dies die sich ergebenden Vorteile der additiven Fertigung. Eine rechnerischen Nachweisführung mit geeigneter Prognosegüte für den PBF-LB/M-Prozess ist daher als eine wesentliche Voraussetzung für eine breite Anwendung der additiven Fertigung zu sehen. Für konventionell hergestellte metallische Bauteile steht mit der FKM-Richtlinie ”Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“ ein industrieübergreifender, anerkannter Stand der Technik zur Verfügung. Eine Erweiterung der Datenbasis der FKM-Richtlinie auf additiv gefertigte metallische Werkstoffe erscheint ein effektiver Weg, um den Stand der Technik Stück für Stück verfügbar zu machen. Einen kompletten Satz von spezifischen Berechnungsparametern für die FKM-Richtlinie zu ermitteln und den Einfluss maßgeblicher Verfahrensparameter abzubilden, ist ein Teilziel des Forschungsvorhabens DigiZug3D. Wir zeigen exemplarisch für den Werkstoff 316L (1.4404) das allgemeine Vorgehen und Versuchsprogramm, die ermittelten Versuchsergebnisse und die daraus bestimmten Parameter der FKM-Richtlinie, und ordnen diese Ergebnisse in bereits vorhandene Literaturergebnisse ein.

Artikelnummer
BF-2025-638

Titel
Rechnerischer Festigkeitsnachweis für additiv gefertigte Bauteile aus 316L
Autor(en)
F. Ellmer
DOI
10.48447/BF-2025-638
Veranstaltung
Strukturfestigkeit und Produktlebenszyklus – Vom Design bis zur Kreislaufwirtschaft – Tagung 2025
Jahr der Veröffentlichung
2025
Publikationsart
Tagungsmanuskript (PDF)
Sprache
Deutsch
Stichwörter
FKM-Richtlinie,Bauteilfestigkeit,316L,PBF