Charakterisierung und Modellierung der Ermüdungseigenschaften auf der mikro-makro Skala von hybrid-geschweißten AlSi10Mg Komponenten hergestellt über selektives Laserschmelzen und Gießen

Projektbeschreibung

Die innovativen Leichtbaukonzepte erfordert die Abstimmung von optimierter Bauteilgestaltung, angepassten Fertigungsverfahren und geeigneter Materialauswahl. Das Selective Laser Melting (SLM) bietet als metallzusatztechnisches Fertigungsverfahren den Vorteil einer werkzeuglosen Fertigung nahezu ohne Einschränkungen hinsichtlich der Strukturkomplexität. Eine wesentliche Einschränkung für die Anwendung der SLM als industrielles Herstellungsverfahren ist jedoch die begrenzte Größe der Produkte. Die anhaltende Forderung nach Überwindung der Bauteilgrößenbeschränkung führt zur Notwendigkeit, die Schweißbarkeit von SLM Komponenten an sich selbst oder an konventionell hergestellten Komponenten in Baugruppen zu untersuchen. Insbesondere das Rührreibschweißen (FSW) als Festkörperschweißverfahren ist gut eingesetzt worden, um die üblichen Erstarrungsprobleme der Schmelzschweißverfahren zu vermeiden. Es fehlt jedoch immer noch eine quantitative Beschreibung des Einflusses einer inhomogenen Mikrostruktur in Verbindung mit der Porosität auf die Variabilität des Ermüdungsverhaltens der Reibrührschweißverbindung von SLM Teilen, welches es erschwert, den Sicherheitsfaktor für zyklische Belastungsbedingungen zu spezifizieren, der für viele industrielle Anwendungen wichtig ist. Darüber hinaus hängt die Entwicklung und Optimierung von SLM-Schweißverbindungen heutzutage weitgehend von der Simulation ab, wobei die mikrostrukturelle Heterogenität lokaler Bereiche der Schweißteilverbindung berücksichtigt werden muss.

Das Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines mikrostruktur- und defektsensitiven Berechnungsschemas zur Vorhersage des Ermüdungsverhaltens von durch SLM und Gussverfahren hergestellten Reibrührschweißverbindungspartnern unter Berücksichtigung der mikrostrukturellen Eigenschaften aller Bereiche in der Schweißverbindung, d.h. Mikrostruktur, chemische Zusammensetzung, Phasenanteil und Unregelmäßigkeiten (d.h. Porosität und Einschlüsse). Proben aus der Leichtgewicht Aluminiumlegierung AlSi10Mg, die mit SLM- und Gießverfahren bearbeitet wurden, werden berücksichtigt. Das Festkörper-Reibrührschweißen wird zur Herstellung von soliden Schweißnähten von Hybridbauteilen eingesetzt.