Additive Fertigung von Anschlusselementen im Stahlbau mit dem Wire Arc Additive Manufacturing

Feucht, Thilo Johannes Ernst (2023)
Additive Fertigung von Anschlusselementen im Stahlbau mit dem Wire Arc Additive Manufacturing.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00024363
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24363

Kurzbeschreibung (Abstract)

In dieser Arbeit wird untersucht, wie stahlbauübliche Anschlusselemente mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) gefertigt werden können. Die Motivation liegt darin, die heutzutage weiterhin übliche händische und zeitaufwendige Baugruppenfertigung durch einen voll-automatisierten Produktionsschritt zu ersetzen, indem die Anschlusselemente direkt auf Stahlträger additiv gefertigt werden. Die Grundlagen und Besonderheiten des WAAM werden dafür erläutert und beschrieben. Zur Ermöglichung eines WAAM-gerechten Konstruierens werden Lehrsätze im Sinne einer wissenschaftlichen Aussage formuliert. Mit dem präsentierten 8-schrittigen Optimierungsprozess werden die Strukturen der Anschlusselemente ermittelt, sodass das Material statisch optimal ausgenutzt wird und gleichzeitig eine schnelle und fehlerfreie Fertigung gelingt. Im Optimierungsprozess werden die numerische Topologieoptimerung sowie die numerische Traglastanalyse genutzt. Drei Anschlusselemente (Trägerhaken, Lasteinleitungssteife, Spannelement) werden bespielhaft optimiert. Im darauffolgenden Kapitel werden für jene Anschlusselemente geeignete Fertigungsstrategien erarbeitet und die Fertigung mit dem WAAM beschrieben. Die Tragfähigkeit der Anschlusselemente wird in zerstörenden Versuchen ermittelt und abschließend in einem Auswertungskapitel mit den numerischen Tragfähigkeiten verglichen.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2023

Autor(en):

Feucht, Thilo Johannes Ernst

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Additive Fertigung von Anschlusselementen im Stahlbau mit dem Wire Arc Additive Manufacturing

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Lange, Prof. Dr. Jörg ; Knaack, Prof. Dr. Ulrich

Publikationsjahr:

2023

Ort:

Darmstadt

Kollation:

196 Seiten in verschiedenen Zählungen

Datum der mündlichen Prüfung:

11 Juli 2023

DOI:

10.26083/tuprints-00024363

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24363

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

In this thesis it is investigated how common connection-elements in steel-construction can be manufactured by means of Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). The idea was to replace the manual and time-consuming assembly process, which is still common today, by a fully-automated manufacturing-step through additively manufacturing the connection elements directly onto the steel beams. The basics and particularities of WAAM are explained and described. To enable WAAM-compatible design, theorems as science-based statements are formulated. With the 8-step optimization process presented in this work, the structures of the connection-elements are determined. This ensures that the material is statically optimally utilized while a fast and error-free manufacturing process is guaranteed. Numerical topology-optimization and numerical ultimate-load analysis are used in the optimization process. For practical demonstration, three connection elements (beam hook, load-introduction stiffener, clamping element) are optimized. In a following chapter, suitable manufacturing strategies for these connection elements are outlined. The manufacturing process with the WAAM is described. The ultimate load-capacity of the connection elements is determined via destructive tests. In an evaluation chapter, the outcomes of these tests are compared with the numerical ultimate load-capacities.

Englisch

Status:

Verlagsversion

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-243633

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik > Fachgebiet Stahlbau

Hinterlegungsdatum:

01 Aug 2023 12:08

Letzte Änderung: