Strukturanpassung und mechanische Prüfung additiv gefertigter und gegossener Gitterstrukturen aus Hochmangan-Stahl für Energieabsorptions-Anwendungen

Durch additive Fertigung und Feinguss können dreidimensionale Gitterstrukturen für die mechanische Beanspruchung, bspw. für Energieabsorptionsanwendungen, optimal angepasst werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden mit Hilfe des selektiven Laserschmelzens (PBF-LB/M) zunächst Gitterstrukturen mit f2cc,z-Einheitszellen additiv gefertigt und hinsichtlich ihres Verformungsverhaltens unter Druckbeanspruchung untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Gitterstrukturen aus einem Hochmanganstahl eine höhere gewichtsspezifische Energieabsorption aufweisen als die Vergleichslegierungen Ti6Al4V und AISI 316L. Durch digitale Bildkorrelation (DIC) konnte an den parallel zur Beanspruchungsrichtung ausgerichteten Gitterstreben eine mehr oder weniger ausgeprägte Dehnungslokalisierung identifiziert werden, die mit einer verformungsinduzierten Martensitbildung (TRIP-Effekt) korreliert werden kann. Um diese Dehnungslokalisierung zu verhindern und gleichzeitig die strukturelle Stabilität zu verbessern, wurden im Zuge eines kombinierten Legierungs- und Geometriedesigns die Gitterstrukturen systematisch angepasst. Im Beitrag wird gezeigt, wie diese Methodik zur Entwicklung von Materialien mit programmierbaren Eigenschaften beitragen kann.