Potenzialanalyse zum Einsatz von Schubfeldern in Leichtbau-Gitterstrukturen

Diese Arbeit befasst sich mit der Potentialanalyse zum Einsatz von Schubfeldern in Leichtbau-Gitterstrukturen. Es wurden eine regelmäßige und eine dem Kraftflussangepasste Struktur auf Biegung belastet. Die Analyse erfolgte sowohl im Rahmen einer FEM-Simulation als auch bei einer mechanischen Prüfung. In beiden Analysen wurden jeweils die spezifische Steifigkeit und die maximal aufbringbare Kraft bestimmt. Im Rahmen der Simulationen wurde zusätzlich der Spannungsverlauf innerhalb der Strukturen bestimmt. In beiden Verfahren stellte sich dasselbe Ergebnis ein. Aus Leichtbausicht ergibt sich eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nur für die regelmäßige Gitterstruktur. Dies äußert sich vor allem in einer erhöhten spezifischen Steifigkeit. Bei der Simulation ergab sich ein Optimum für 0,8 mm Wanddicke. Das beste Ergebnis bei der mechanischen Prüfung lag bei 0,1 mm Wanddicke. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine Gitterstruktur mit kraftflussangepasstem Stabverlauf ohne Schubflächen die besten mechanischen Eigenschaften aus Leichtbausicht aufweist. Jedoch verbessern Schubfelder diese Eigenschaften bei regelmäßigen Gitterstrukturen.