Akustische Charakterisierung des Schädigungsverhaltens von AlSi10Mg-LPBF-Gitterstrukturen unter zyklischer Belastung

Metamaterialien, insbesondere Gitterstrukturen, sind aufgrund ihrer einstellbaren mechanischen Eigenschaften und ihres geringen Gewichts für viele Anwendungsbereiche wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau und Medizin von großem Interesse. Aufgrund ihrer komplexen Geometrie werden Gitterstrukturen in der Regel additiv gefertigt, was eine große Varianz in den fertigungsbedingten mechanischen Eigenschaften verursacht. Um Metamaterialien in industriellen Anwendungen unter zyklischer Belastung zu etablieren, muss das Ermüdungsverhalten zur Bewertung der Belastbarkeit dieser Strukturen untersucht werden. In dieser Studie wird das Ermüdungsverhalten von AlSi10Mg-Gittertrukturen, die mit L-PBF hergestellt wurden, anhand eines Laststeigerungsversuchs untersucht. Die Versuche wurden mit Schallemissionsmessungen und Körperschallmessungen begleitet. Die aufgenommen akustischen Signale werden in Form von zeitabhängigen Amplitudensignalen und Frequenzspektren analysiert. Mit zunehmender Belastung und zunehmender Schädigung der Probe ändert sich das akustische Spektrum und die Amplitude des Zeitsignals. Durch Korrelation der Änderung der akustischen Signale mit den mechanischen Belastungskennkurven ist es möglich, Informationen über die Schädigung eines Bauteils zu erhalten. Aufgrund der geringen Kosten stellt diese Methode einen vielversprechenden Ansatz für das Upscaling von Metamaterialien in industriellen Anwendungen dar.