TY - BOOK

T1 - Potentiale und Restriktionen von Gitterstrukturen für die additive Fertigung

AU - Walzl, Alexander

N1 - nicht gesperrt

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Generative Fertigungsverfahren ermöglichen neue Wege, Bauteile hinsichtlich Steifigkeit und Materialausnützung zu gestalten. Die Topologieoptimierung skizziert einen technischen Rahmen für die Entwicklung hochkomplexer Bauteile. Vereint man beide Technologien sind nahezu alle Bauteilgeometrien realisierbar. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Bestimmung der Potentiale sowie auch die Einschränkungen bei der Verwendung von Gitterstrukturen für die Optimierung und der anschließenden Herstellung durch die additive Fertigung. Darüber hinaus werden auch die Einflüsse einer Wärmebehandlung auf das Gefüge und auf die mechanischen Eigenschaften der additiv hergestellten Bauteile untersucht. Alle Informationen aus diesen Schwerpunkten wurden in Form von konkreten Anwendungsbeispielen zusammengefasst und diskutiert. Das erste Beispiel ist eine patentierte hybride Materialverbindung zwischen Kunststoff und Metall hergestellt mittels additiver Fertigung und Spritzguss. Die zweite Anwendung ist die Verwendung von Gitterstrukturen für den konturnahen Einsatz in Werkzeugkühlsystemen. Basierend auf dieser Untersuchung wird die Anwendbarkeit von Gitterstrukturen in Heat Pipes und Thermosifons diskutiert. Abschließend werden speziell für Gitterstrukturen erweiterte Designrichtlinien definiert. Für die automatisierte Berechnung der mechanischen Eigenschaften von Gitterstrukturen wird ein MatLab Programm vorgestellt, dass die Erkenntnisse aus den analytischen und praktischen Untersuchungen vereint.

AB - Generative Fertigungsverfahren ermöglichen neue Wege, Bauteile hinsichtlich Steifigkeit und Materialausnützung zu gestalten. Die Topologieoptimierung skizziert einen technischen Rahmen für die Entwicklung hochkomplexer Bauteile. Vereint man beide Technologien sind nahezu alle Bauteilgeometrien realisierbar. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Bestimmung der Potentiale sowie auch die Einschränkungen bei der Verwendung von Gitterstrukturen für die Optimierung und der anschließenden Herstellung durch die additive Fertigung. Darüber hinaus werden auch die Einflüsse einer Wärmebehandlung auf das Gefüge und auf die mechanischen Eigenschaften der additiv hergestellten Bauteile untersucht. Alle Informationen aus diesen Schwerpunkten wurden in Form von konkreten Anwendungsbeispielen zusammengefasst und diskutiert. Das erste Beispiel ist eine patentierte hybride Materialverbindung zwischen Kunststoff und Metall hergestellt mittels additiver Fertigung und Spritzguss. Die zweite Anwendung ist die Verwendung von Gitterstrukturen für den konturnahen Einsatz in Werkzeugkühlsystemen. Basierend auf dieser Untersuchung wird die Anwendbarkeit von Gitterstrukturen in Heat Pipes und Thermosifons diskutiert. Abschließend werden speziell für Gitterstrukturen erweiterte Designrichtlinien definiert. Für die automatisierte Berechnung der mechanischen Eigenschaften von Gitterstrukturen wird ein MatLab Programm vorgestellt, dass die Erkenntnisse aus den analytischen und praktischen Untersuchungen vereint.

KW - additive manufacturing

KW - topology optimisation

KW - lattice structure optimisation

KW - Aluminium

KW - powder materials

KW - mechanical properties

KW - design restrictions

KW - Additive Fertigung

KW - Topologieoptimierung

KW - Gitterstrukturoptimierung

KW - Aluminium

KW - Pulverwerkstoffe

KW - mechanische Eigenschaften

KW - Designrestriktionen

M3 - Dissertation

ER -