BUP19 - PorousDED

Zunehmende Anforderungen an Fahrzeugkonzepte hinsichtlich Gewichtseinsparungen und Leistungssteigerungen setzen konventionelle Fertigungstechnologien zunehmend unter Druck. Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden bevorzugt bionische Ansätze in Form von Knochenstrukturen oder Topologieoptimierungen zur Herstellung von gewichtsoptimierten Bauteilen betrachtet. Additive Fertigungsverfahren bieten hierbei eine Lösung, komplexe Formteile mit internen Strukturen zu erzeugen, die mit anderen Technologien nicht realisiert werden können.

Ziel und Vorgehen

Im Rahmen dieses Projektes wird die Herstellung von porösen Strukturen mit dem pulverbasierten Directed-Energy-Deposition-Verfahren (DED) untersucht. Für die Erzeugung von Strukturen mit porösen Eigenschaften werden geeignete Parameterkombinationen gesucht. Zu diesen Parametern zählen z.B. die Laserleistung oder der Bahnabstand. Mithilfe dieser porösen Strukturen wird eine gradierte Manipulierung der Dichte auf einer niedrigen Skala ermöglicht.

Nutzen

Neben einer Gewichtsoptimierung kann eine Reduzierung der Dichte, eine Funktionsintegration durch Hohlräume für Fluidströme, ähnlich dem Aufbau einer Knochenmarkstruktur erfolgen. Durch die Änderung der Dichte wird die Wärmekapazität beeinflusst. So kann das thermische Verhalten eines Bauteils mit Hilfe numerischer Methoden angepasst werden, um komplexe thermisch-symmetrische Bauteile herzustellen.

Mit dem hier erschlossenen Potenzial im Bereich des bionischen Leichtbaus können Funktionen in Bauteilstrukturen integriert und Materialeigenschaften gezielt angepasst werden. Dadurch wird der Konstruktionsprozess von Leichtbaustrukturen vereinfacht und die Herstellung von Leichtbaustrukturen mit einer angepassten Funktionseigenschaft und Funktionsintegration im Bereich der Elektromobilität ermöglicht.