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Laserschmelzen Flexible Gitterstrukturen für effizienten Leichtbau

| Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Um hochkomplexe Bauteile mit filigranen Innenstrukturen schnell und ressourceneffizient herstellen zu können, haben Forscher vom Fraunhofer IWU in enger Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Konstruktionstechnik/CAD (KTC) an der TU Dresden den Fertigungsprozess des Laserschmelzen optimiert.

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Demonstratoren und Beispieldesigns flexibler Gitterstrukturen: eine durch Kraftaufbringung von außen zyklisch elastisch verformte Gitterstruktur (hinten), eine Kombination von Gitterstrukturen mit soliden Bauteilbereichen (vorne links) und ein Demonstrator mit gezielt variiertem E-Modul der Struktur.
Demonstratoren und Beispieldesigns flexibler Gitterstrukturen: eine durch Kraftaufbringung von außen zyklisch elastisch verformte Gitterstruktur (hinten), eine Kombination von Gitterstrukturen mit soliden Bauteilbereichen (vorne links) und ein Demonstrator mit gezielt variiertem E-Modul der Struktur.
(Bild: Fraunhofer IWU)

Gitterstrukturen können durch variable Gestaltungsparameter vielseitige Geometrien annehmen. Dadurch können sie entweder mechanisches Verhalten maßgeschneidert abbilden oder für fluidtechnische Anwendungsszenarien optimiert werden. Durch ihre offene dreidimensionale Struktur lassen sich die Gitter schneller fertigen und sind deutlich leichter als konventionelle Bauteile bei gleichzeitig geringerem Materialverbrauch und niedrigeren Herstellungskosten. Wichtige Vorteile für die Konstruktion, wie etwa das positive Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht, werden durch Gitterstrukturen anwendungsgerecht optimiert. In Untersuchungen zu Stabilität und Energieabsorption von Stoßbelastungen weisen die Strukturen ebenfalls sehr gute Ergebnisse auf. Besonders in verfahrenstechnischen und thermischen Anwendungen können durch die Möglichkeit der präzisen Fertigung feiner Strukturen mit definierten Oberflächenrauheiten innovative Wege beschritten werden. Mit dem optimierten Fertigungsprozess ist es nun möglich, auf konventioneller Anlagentechnik Objekte mit einer Größe von bis zu 200 mm x 200 mm x 200 mm mit Zellgrößen ab 1 mm bei hoher geometrischer Gestaltungsfreiheit herzustellen. Zur Fertigung können Werkstoffe wie Titan, Aluminium, Werkzeug- oder Edelstahl verwendet werden, mit denen sich filigrane Stabstärken von unter 170 µm mit besonders gleichmäßiger Stabqualität realisieren lassen. (qui)

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