Forschungsprojekt: Steigerung der Schwingfestigkeit additiv gefertigter Hochdruckbauteile

Kann man additiv gefertigte Hochdruckbauteile sicher hinsichtlich ausreichender Ermüdungsfestigkeit auslegen und welchen Einfluss hat dabei eine vorgeschaltete Autofrettage?

Projektbezeichnung Steigerung der Schwingfestigkeit additiv gefertigter Hochdruckbauteile
Projektpartner
Laufzeit 1.12.2022 bis 31.05.2026
Fördergeber BMWE/IGF – Bundesministerium für Wirtschaft und Energie / Industrielle Gemeinschaftsforschung
Forschungsfeld

 E+E & M+M

(E+E > Energy + Environment,
I+I > Information + Intelligence
M+M > Matter + Materials)
Projektinhalt Mit Hilfe der Additiven Fertigung (Additive Manufacturing, AM) können Strukturen und Bauteile gefertigt werden, die weder mit subtraktiven Fertigungstechnologien (Drehen, Fräsen, etc.) noch pulvermetallurgisch realisierbar sind, z.B. an den Lastfluss angepasste Geometrien oder innenliegende, gekrümmte Kanäle. Durch die erweiterten fertigungstechnischen Freiheitsgrade bieten die additiven Fertigungsverfahren Möglichkeiten der Bauteiloptimierung hinsichtlich Geometrie, Gewicht, Beanspruchung und Strömungsverhalten. z.B. für innengekühlte Werkzeuge, Pumpen, Komponenten mit Kühl- oder Heizkanälen, Kühlmittelverteiler, Komponenten für Wasserstoffanwendungen und Einspritzanlagen. Für derartige Bauteile sind die Fragen zum zyklischen Werkstoff- und Bauteilverhalten und damit zur Schwingfestigkeit allerdings weitgehend unerforscht. Insbesondere der Einfluss einer Autofrettage auf die Betriebsfestigkeit innenhochdruckbeanspruchter Bauteile ist bislang unbekannt. Validierte Bemessungskonzepte liegen nicht vor und ein standardmäßiger Einsatz schwingbeanspruchter, additiv gefertigter Hochdruckbauteile bleibt insbesondere für KMU ausgeschlossen. Die vorgenannten Vorteile bleiben damit ungenutzt. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens zeigen das Potenzial des Einsatzes additiv gefertigter Bauteile mit innenliegende Kanälen und Verschneidungen auf. Mit den im Rahmen des Projektes untersuchten Technologien und Berechnungsmethoden soll die Möglichkeit geschaffen werden, sowohl den Prozess der Autofrettage als auch das mechanische Verhalten der Bauteile, insbesondere die Dauerfestigkeit, treffsicher simulieren zu können. Damit können strukturell und strömungsmechanisch optimierte AM-Bauteile mit innenliegenden Kanälen sicher entworfen und hergestellt werden..