Gezielte Beeinflussung der lokalen Eigenschaften von Sphäroguss unter Verwendung von 3D-gedruckten Kernen
Research output: Contribution to journal › Article › Research
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In: Gießerei-Rundschau, Vol. 68.2021, No. 1, 2021, p. 12-25.
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TY - JOUR
T1 - Gezielte Beeinflussung der lokalen Eigenschaften von Sphäroguss unter Verwendung von 3D-gedruckten Kernen
AU - Brait, Maximilian
AU - Koppensteiner, Eduard
AU - Schindelbacher, Gerhard
AU - Schumacher, Peter
PY - 2021
Y1 - 2021
N2 - Leichtbaukonzepte erfordern Werkstoffe mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften verbunden mitschnellen und wirtschaftlichen Herstellungsverfahren. Vorallem für die Topologieoptimierung sind Werkstoffe mitguten lokalen Festigkeitseigenschaften von großer Bedeutung. Im Zuge dieser Arbeit wurden Versuche zur gezieltenBeeinflussung der lokalen Eigenschaften von Gusseisenmit Kugelgraphit unter Verwendung von 3D-gedrucktenKernen durchgeführt. Dafür wurde ein Probekörper mitinnenliegendem Kern und unterschiedlichen Wandstärken konstruiert, simuliert sowie gießtechnisch berechnetund abgegossen. Durch den Einsatz von 3D-gedrucktenKernen und gezielten aktiven Kühlmaßnahmen wurde dasGefüge von Sphäroguss lokal beeinflusst. Die Zugfestigkeitkonnte direkt aus dem Gusszustand mit einfacher Pressluftkühlung um über 60 % und mit Sprühnebel aus Wassersogar um 140 % erhöht werden. Durch gezielte Steuerungder lokalen Temperaturgradienten wurden hohe Festigkeiten in Kombination mit guten Dehnungseigenschaftenin einem Bauteil vereint und hohe Wärmebehandlungskosten vermieden. Die in den Versuchen gewonnenenErkenntnisse bilden die Grundlage zur Gestaltung undTopologieoptimierung von realen Bauteilen unter Berücksichtigung der lokalen Eigenschaften von Sphäroguss, diedurch aktive Kühlungen verbessert wurden.
AB - Leichtbaukonzepte erfordern Werkstoffe mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften verbunden mitschnellen und wirtschaftlichen Herstellungsverfahren. Vorallem für die Topologieoptimierung sind Werkstoffe mitguten lokalen Festigkeitseigenschaften von großer Bedeutung. Im Zuge dieser Arbeit wurden Versuche zur gezieltenBeeinflussung der lokalen Eigenschaften von Gusseisenmit Kugelgraphit unter Verwendung von 3D-gedrucktenKernen durchgeführt. Dafür wurde ein Probekörper mitinnenliegendem Kern und unterschiedlichen Wandstärken konstruiert, simuliert sowie gießtechnisch berechnetund abgegossen. Durch den Einsatz von 3D-gedrucktenKernen und gezielten aktiven Kühlmaßnahmen wurde dasGefüge von Sphäroguss lokal beeinflusst. Die Zugfestigkeitkonnte direkt aus dem Gusszustand mit einfacher Pressluftkühlung um über 60 % und mit Sprühnebel aus Wassersogar um 140 % erhöht werden. Durch gezielte Steuerungder lokalen Temperaturgradienten wurden hohe Festigkeiten in Kombination mit guten Dehnungseigenschaftenin einem Bauteil vereint und hohe Wärmebehandlungskosten vermieden. Die in den Versuchen gewonnenenErkenntnisse bilden die Grundlage zur Gestaltung undTopologieoptimierung von realen Bauteilen unter Berücksichtigung der lokalen Eigenschaften von Sphäroguss, diedurch aktive Kühlungen verbessert wurden.
M3 - Artikel
VL - 68.2021
SP - 12
EP - 25
JO - Gießerei-Rundschau
JF - Gießerei-Rundschau
SN - 0016-979X
IS - 1
ER -
