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An equivalent stress approach for predicting fatigue behavior of additively manufactured AlSi10Mg

  • Laser-based powder bed fusion (PBF-LB) is an advanced additive manufacturing technique renowned for its precision and capability to fabricate complex metal components. However, the high thermal gradients and rapid cooling rates intrinsic to this process introduce significant process-induced effects, such as inhomogeneities, surface roughness, anisotropy, and residual stress, all of which critically influence the fatigue behavior of the produced parts. This study investigates the fatigue performance of AlSi10Mg samples produced by PBF-LB, examining the impact of varying surface conditions, geometries, and residual stress levels. Fatigue-life prediction models are formulated based on nominal stress amplitude, residual stress, form factor, crack-initiating inhomogeneity, and surface roughness, with smooth samples serving as a baseline reference. The study presents two empirical models for predicting fatigue life and fatigue strength using S–N curves and the Kitagawa–Takahashi diagram withLaser-based powder bed fusion (PBF-LB) is an advanced additive manufacturing technique renowned for its precision and capability to fabricate complex metal components. However, the high thermal gradients and rapid cooling rates intrinsic to this process introduce significant process-induced effects, such as inhomogeneities, surface roughness, anisotropy, and residual stress, all of which critically influence the fatigue behavior of the produced parts. This study investigates the fatigue performance of AlSi10Mg samples produced by PBF-LB, examining the impact of varying surface conditions, geometries, and residual stress levels. Fatigue-life prediction models are formulated based on nominal stress amplitude, residual stress, form factor, crack-initiating inhomogeneity, and surface roughness, with smooth samples serving as a baseline reference. The study presents two empirical models for predicting fatigue life and fatigue strength using S–N curves and the Kitagawa–Takahashi diagram with the El Haddad approach, derived from comprehensive experimental data, including finite element modeling, fatigue-life measurements, surface roughness evaluations, and residual stress analysis.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Lea StraußORCiD, Larissa DuarteORCiD, Julius Kruse, Mauro MadiaORCiD, Günther Löwisch
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Progress in Additive Manufacturing
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.4 Integrität von Schweißverbindungen
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Springer Science and Business Media LLC
Erste Seite:1
Letzte Seite:16
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:AlSi10Mg; El Haddad; Equivalent stress; Fatigue-life prediction; Kitagawa–Takahashi diagram; PBF-LB/M
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Additive Fertigung
DOI:10.1007/s40964-025-00974-0
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-625176
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:10.02.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:19.02.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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