TY - CHAP A1 - Gersch, Sebastian A1 - Schulz, Carsten A1 - Kral, Christopher T1 - Verifizierung der Prozessstabilität einer konstruierten WAAM-Anlage zum Induzieren von Eigenspannungen in generativ gefertigten Strukturen T2 - 9. Mitteldeutsches Forum - 3D-Druck in der Anwendung: 29. Juni 2022, Jena N2 - Heutzutage werden Strukturen häufig aufwendig konstruiert und nachträglich mithilfe von numerischen Verfahren optimiert. Dennoch kommt es zu erheblichen Schäden infolge von Ermüdungsbrüchen bei wechselnd beanspruchten Bauteilen. Ein Großteil dieser Schäden hat den Ursprung in den im Inneren herrschenden Spannungszuständen, den sogenannten Eigenspannungen. Diese Eigenspannungen heben sich innerhalb des Bauteils auf und führen zu keiner Formabweichung des Bauteils, weswegen diese Spannungen in Form und Lage nur schwer detektierbar sind und sich häufig negativ auf die Betriebsfestigkeit von Strukturen auswirken. Mithilfe neuartiger numerischer Methoden können thermomechanische Simulationen angefertigt und Verformungen, sowie Spannungszustände abgeleitet werden. Durch diese Optionen ergeben sich neue Anwendungen, die das Potenzial von Fertigungsverfahren in Hinblick auf die Ausnutzung spezieller Eigenschaften neu eröffnen. Durch die geschickte Anwendung und Vernetzung der Simulation mit der Fertigung können Eigenspannungen gezielt in Lage und Richtung schon während der Produktion des Bauteils eingebracht werden. Im theoretischen Vergleich zu konventionell gefertigten Bauteilen entstehen Strukturen, die hinsichtlich ihrer Bauteillebensdauer optimiert sind. KW - 3D-Druck KW - Eigenspannungen KW - Betriebsfestigkeit Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-56006 ER - TY - GEN A1 - Gersch, Sebastian A1 - Schulz, Carsten A1 - Kral, Christopher T1 - Realpotential von Eigenspannungen zur Erhöhung der Bauteillebensdauer bei generativ gefertigten, dynamisch beanspruchten Bauteilen T2 - 9. Mitteldeutsches Forum - 3D-Druck in der Anwendung, 29. Juni 2022, Jena Y1 - 2022 ER - TY - CHAP A1 - Gersch, Sebastian A1 - Schulz, Carsten T1 - Realpotential von Eigenspannungen zur Erhöhung der Bauteillebensdauer bei generativ gefertigten, dynamisch beanspruchten Bauteilen T2 - Dresdner Maschinenelemente Kolloquium - DMK 2022, 26.-27. April / Technische Universität Dresden Y1 - 2022 SN - 978-3-96548-135-0 SN - 3-96548-135-5 SP - 496 EP - 505 PB - sierke Verlag CY - Göttingen ER - TY - CHAP A1 - Gersch, Sebastian A1 - Schulz, Carsten A1 - Bagdahn, Jörg T1 - Impact of hatching strategy on mechanical properties and residual stresses in additively manufactured AlSi10Mg components T2 - TMS 2025 154th annual meeting & exhibition supplemental proceedings N2 - This study examines the impact of different hatching strategies on the mechanical and technological properties, as well as the manufacturing-induced residual stresses of additively manufactured AlSi10Mg components produced using Laser Powder Bed Fusion (LPBF). For the sample production, parallel and orthogonal hatching patterns were employed at various rotation angles, leading to differences in the mechanical properties of the components. The parallel structure exhibits significantly higher compressive residual stresses in the near-surface areas of the component, up to 33% greater than those observed in the orthogonal structure. These compressive residual stresses could counteract operational tensile stresses, potentially enhancing the load-bearing capacity of the component. The findings of this study provide insights into the targeted use of hatching strategies to optimize the mechanical properties and lifespan of components. Future works should focus on experimentally validating the simulation results using the core hole method to further improve the correlation between numerical models and actual stress distributions. Y1 - 2025 SN - 9783031807473 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-031-80748-0_15 SN - 2367-1181 SP - 170 EP - 181 PB - Springer CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Gersch, Sebastian A1 - Noster, Ulf A1 - Schulz, Carsten A1 - Bagdahn, Jörg T1 - Influence of the Process-Related Surface Structure of L-PBF Manufactured Components on Residual Stress Measurement Using the Incremental Hole Drilling Method JF - Applied Sciences N2 - Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) parts combine geometric freedom with process-induced rough surfaces that challenge residual-stress metrology. We evaluated the accuracy of the incremental hole-drilling (IHD) method with electronic speckle pattern interferometry (ESPI) by applying defined stresses via four-point bending to stress-relieved AlSi10Mg coupons, rather than measuring unknown process stresses. Flat specimens (2 mm, thin per ASTM E837) were analyzed on up-skin, side-skin, and CNC-milled surfaces; thin-specimen calibration coefficients were used. After a preliminary inter-specimen check (three specimens per surface; spread < 8 MPa), one representative specimen per surface was tested with three drill sites to assess intra-specimen uniformity. Measured IHD–ESPI stresses agreed best at 70 MPa: deviations were ~4.1% (up-skin), 6.0% (side-skin), and 6.24% (CNC-milled). At 10 MPa the relative errors increased (23.6%, 18.4%, and 1.40%), consistent with reduced ESPI signal-to-noise and fixture compliance in the low-stress regime. At 140 MPa, deviations rose again (21.1%, 14.3%, and 13.1%), reflecting operation near the ~60% Rp0.2 elastic limit of hole-drilling and potential local plasticity. Surface-dependent artifacts also mattered as follows: the side-skin required no coating and performed comparably to CNC-milled, whereas the up-skin’s roughness plus matting spray introduced fringe distortions and chip/coating debris near the hole. This controlled study indicates that IHD–ESPI can provide reliable results on L-PBF AlSi10Mg in the mid-stress range when surface preparation, coating, and rig compliance are carefully managed. Limitations include excluding down-skin surfaces and testing only one specimen per condition; thus, results should be generalized cautiously. KW - L-PBF KW - residual stress KW - hole drilling method KW - surface roughness KW - surface condition KW - AlSi10Mg Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:898-opus4-84929 SN - 2076-3417 VL - 15 IS - 18 PB - MDPI ER -