Untersuchungen zur Umformbarkeit hybrider Bauteile aus Blechgrundkörper und additiv gefertigter Struktur

Abstract

Ein effizienter Ressourceneinsatz hat vor dem Hintergrund einer wachsenden Weltbevölkerung und steigendem Bedarf nach Konsumgütern in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Dies erfordert nachhaltigere und flexiblere industrielle Produktionsprozesse. Eine Strategie, um diesen Herausforderungen zu begegnen, ist der Einsatz neuartiger Fertigungsprozesse wie der additiven Fertigung. Die additive Fertigung bietet ein enormes Potential zur Flexibilisierung und Individualisierung von Produkten mit gesteigertem Mehrwert. Diese ist nach heutigem Stand allerdings mit langen Fertigungszeiten und geringerer Produktivität bei hohen Stückzahlen im Vergleich zu konventionellen Verfahren wie dem Umformen verbunden. Die Kombination der additiven Fertigung mit der Umformung zur Herstellung hybrider Bauteile bietet die Möglichkeit, die spezifischen Vorteile beider Technologien auszuschöpfen. Das im Rahmen der Arbeit verfolgte Ziel ist es daher, ein grundlegendes Verständnis über die Umformbarkeit hybrider Bauteile zu erhalten. Den Ausgangspunkt der Untersuchungen bildet die systematische Analyse von Einflussgrößen bei der Herstellung additiv gefertigter Strukturen auf einem Blechgrundkörper durch pulverbettbasiertes Schmelzen mittels Laser (PBF-LB/M). Die hybriden Bauteile werden anschließend hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und Gefüge charakterisiert. Die Umformbarkeit wird mittels freiem Biegen bewertet. Dadurch ist es möglich, die Formgebung anhand von Geometrie, Formänderungsverteilung, Materialfluss und Spannungszustand zu analysieren. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend auf ein Demonstratorbauteil übertragen und die Identifikation von Potentialen für eine industrielle Anwendung vorgenommen.