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Prediction of the fatigue limit of additively manufactured metallic materials

Roveda, Ilaria und Serrano-Munoz, Itzar und Haubrich, Jan und Requena, Guillermo und Madia, Mauro (2023) Prediction of the fatigue limit of additively manufactured metallic materials. ASTM-ICAM 2023, 2023-10-30 - 2023-11-03, Washington DC, USA.

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Kurzfassung

Structural alloys are largely employed in key industrial sectors and their demand is predicted to rise rapidly for the next decades. Most of these materials require a large amount of energy for extraction and manufacturing, which causes the emission of greenhouse gases and other pollutants. Therefore, strategies for improving the sustainability of structural metallic alloys are urgently needed. Additive Manufacturing (AM), in particular Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M), aims to be a sustainable manufacturing process, as it allows the build-up of complex geometry in near net-shape from 3D models, while minimizing material waste and the energy required for the process and post-process treatments. Nevertheless, the application of additively manufactured parts in structural safety-relevant applications is still hindered by the poor fatigue performance. The cause of this has been mainly attributed to the presence of manufacturing defects and surface roughness. Therefore, a huge effort has been made to optimize the process parameters and to introduce post-process treatments to minimize the defect content. However, material flaws cannot be fully eliminated, but these can be considered in a damage tolerance framework for the prediction of the fatigue performance of additively manufactured metallic materials, which is essential for part design and qualification. This work aims at presenting different modelling strategies for the prediction of the fatigue limit of AM metals. Simple empirical models and more complex models based on fatigue short crack propagation are proposed. The investigated material is an AlSi10Mg alloy fabricated by PBF-LB/M and subjected to two different low-temperature heat-treatments (265°C for 1 h and 300°C for 2h). The results show that the models can provide good approximation of the fatigue limits and help in the interpretation of the scatter of fatigue data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198784/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Prediction of the fatigue limit of additively manufactured metallic materials
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Roveda, IlariaBundestanstalt für Materialprüfung BAMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Serrano-Munoz, ItzarBundestanstalt für Materialprüfung BAMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haubrich, JanJan.Haubrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5748-2755NICHT SPEZIFIZIERT
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Madia, MauroBundestanstalt für Materialprüfung BAMNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 November 2023
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Additive Manfacturung; AlSi10Mg, Aluminium Alloys, Residual Stress, Fatigue Testing
Veranstaltungstitel:ASTM-ICAM 2023
Veranstaltungsort:Washington DC, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:30 Oktober 2023
Veranstaltungsende:3 November 2023
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Laser based additive manufacturing
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Hinterlegt von: Haubrich, Jan
Hinterlegt am:27 Nov 2023 08:12
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:59

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