Untersuchungen zur Umformbarkeit hybrider Bauteile aus Blechgrundkörper und additiv gefertigter Struktur

Investigations on formability of hybrid parts made of sheet metal body and additively manufactured structure

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-191356
  • 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 VerfahrenEin 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.show moreshow less
  • An efficient use of resources has become increasingly important in recent years due to a growing world population and rising demand for consumer goods. This requires more sustainable and more flexible industrial production processes. One strategy to cope with these challenges is the use of newly developed manufacturing processes such as additive manufacturing. Additive manufacturing offers enormous potential for flexibilization and individualizing of products with increased added value. However, nowadays this is associated with longer production times and lower productivity at high volumes compared to conventional processes such as forming. The combination of additive manufacturing andAn efficient use of resources has become increasingly important in recent years due to a growing world population and rising demand for consumer goods. This requires more sustainable and more flexible industrial production processes. One strategy to cope with these challenges is the use of newly developed manufacturing processes such as additive manufacturing. Additive manufacturing offers enormous potential for flexibilization and individualizing of products with increased added value. However, nowadays this is associated with longer production times and lower productivity at high volumes compared to conventional processes such as forming. The combination of additive manufacturing and forming for the production of hybrid components enables exploiting the specific advantages of both technologies. The aim of this work is to receive a fundamental understanding of the formability of hybrid components. The investigations start with the systematic analysis of influencing variables in the production of additively manufactured structures on a sheet metal base body by powder-bed fusion using a laser beam (PBF-LB/M). Then the hybrid components are characterized regarding their mechanical properties and grain structure. Formability of hybrid parts is evaluated by free bending. This allows the forming to be analyzed in terms of geometry, strain distribution, material flow and stress state. Finally, the knowledge gained is transferred to a demonstrator part and potentials for industrial application are identified.show moreshow less

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Metadaten
Author:Thomas Papke
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-191356
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-516-2
ISBN:978-3-96147-516-2
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (391)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Tino Hausotte, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Marion Merklein, Markus Bambach, Michael Rethmeier
Advisor:Marion Merklein
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2022
Date of online publication (Embargo Date):2022/04/26
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2021/12/20
Release Date:2022/04/27
Tag:Additive Fertigung; Additive gefertigte Struktur; Hybride Bauteile; Kombinierte Prozesskette
Additive Manufacturing
SWD-Keyword:Umformen; Rapid Prototyping (Fertigung); Blech; Nichtrostender Stahl; Titanlegierung; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Length/size:xii, 194 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-515-5
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 67 Industrielle Fertigung / 670 Industrielle Fertigung
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
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