Untersuchungen zur Erzeugung einer Struktur-Nachweisprobe für die Charakterisierung der Qualität additiv gefertigter Bauteile im Luftfahrzeug

Gesteigerter Flugverkehr und höhere Betriebskosten veranlassen Luftfahrzeughersteller und betreiber zu stetigen Effizienzsteigerungen. Hier spielt die Auslegung effizienter, lastangepasster Strukturen eine bedeutende Rolle. Im Bereich additive Fertigung (AF) entstand durch intensive Forschung eine noch nie dagewesene Designfreiheit, welche durch Strukturoptimierung ausgeschöpft werden kann. Allerdings stehen dem auch Herausforderungen im Bereich der Materialeigenschaften und der daraus resultierenden eingeschränkten Bauteilzuverlässigkeit gegenüber. Damit einhergehende Nachbehandlungsschritte und Qualitätsprüfungen können wiederum die Herstellungskosten potenzieren. Ein vielversprechender Ansatz zur Kostenreduktion bei AF-Bauteilen sind Nachweisproben. Diese erfüllen den Zweck, die Qualität eines Fertigungsprozesses oder des herzustellenden Materials schon früh während des Fertigungsschritts abzubilden. Das angestrebte Forschungsthema behandelt eine neuartige Struktur-Nachweisprobe, welche die strukturelle Qualität eines additiv gefertigten Referenzbauteils stellvertretend abbildet. Sie hat die besondere Eigenschaft, dass sie strukturelle Merkmale direkt in ihre Funktion integriert. Im Gegensatz zu bekannten Ansätzen soll der Fokus der Struktur-Nachweisprobe in diesen Untersuchungen auf der Repräsentation kritischer Positionen in einem Referenzbauteil liegen. Aufgrund der a priori unbekannten Geometrie kommen Verfahren der Topologieoptimierung (TO) zum Einsatz.