Untersuchung der Materialeigenschaften zur bionischen Optimierung von additiv gefertigten Satellitenstrukturen (Masterarbeit)

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Kurzfassung

Die additiven Fertigungsverfahren haben sich zu einer innovativen Schlüsseltechnologie entwickelt, die eine ressourcenschonende und nachhaltige Fertigung von komplexen Strukturen ermöglicht. Besonders das LMF Fertigungsverfahren für die Verarbeitung von metallischen Werkstoffen bietet ein hohes Potenzial für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, aufgrund dessen Reifegrads und Vielfalt an verfügbaren Werkstoffen. Um das Einsatzpotenzial zu erhöhen ist es nötig, die Zusammenhänge zwischen den Einflussgrößen des Fertigungsprozesses und deren Auswirkungen auf die Werkstoffeigenschaften zu untersuchen und zu verstehen. Zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten befassen sich mit diesen Auswirkungen, beschränken sich jedoch überwiegend auf eine Einflussgröße. Die Korrelation zwischen einzelnen Einflussgrößen steht selten im Fokus. In dieser Arbeit werden die mechanischen und metallurgischen Eigenschaften LMF gefertigter Strukturen untersucht und anschließend das Einsatzpotenzial an einer Satellitenstrukturkomponente demonstriert. Dazu werden Zugversuche an Rundzugproben durchgeführt und unterschiedliche metallurgische Untersuchungen an weiteren Probekörpern vorgenommen. Im Fokus, zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften anhand von Zugversuchen, stehen die Einflussgrößen wie der Probendurchmesser, Orientierungswinkel zur Substratplatte, die Oberflächenbeschaffenheit und thermischen Randbedingungen sowie die Korrelationen unter den Einflussgrößen. Dazu werden ausgewählte Probekörper durch eine elektrochemische Politur und eine T6 Wärmebehandlung nachbearbeitet. Des Weiteren werden die Mikro- und Makrostruktur des Werkstoffgefüges untersucht um auf mögliche Zusammenhänge der einzelnen Einflussgrößen und deren Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften zu erschließen. Im nächsten Schritt wird eine bionische Optimierung an einem Demonstratorbauteil durchgeführt. Anschließend wird das optimierte Demonstratorbauteil mittels dem LMF Verfahren gefertigt und eine erste Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt.

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• Untersuchung der Materialeigenschaften zur bionischen Optimierung von additiv gefertigten Satellitenstrukturen (Masterarbeit). (deposited 15 Nov 2018 10:25) [Gegenwärtig angezeigt]