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Funktionsintegration mittels selektiven Laserschmelzens am Beispiel strukturintegrierter piezoelektrischer Aktoren

Stoffregen, Hanns (2015):
Funktionsintegration mittels selektiven Laserschmelzens am Beispiel strukturintegrierter piezoelektrischer Aktoren.
In: Rapid.Tech 2015 - Trade Fair and User’s Conference for Rapid Technology, 10.-11.6.2015, Erfurt, [Conference or Workshop Item]

Abstract

Unter Funktionsintegration wird die Kombination einzelner Funktionen in einem Bauteil verstanden, wodurch die Teileanzahl, Verbindungselemente/-schritte und der Montageaufwand reduziert werden. Zusätzlich zeichnet sich ein funktionsintegriertes Bauteil in der Regel durch ein kompakteres Design und ein geringeres Gewicht aus. Das selektive Laserschmelzen (engl.: selective laser melting, kurz: SLM) ermöglicht als additives Fertigungsverfahren neben der wirtschaftlichen Fertigung von komplex gestalteten Bauteilen in geringen Stückzahlen zusätzlich die Realisierung funktionsintegrierter Strukturen. Im vorliegenden Beitrag werden zunächst drei unterschiedliche Kategorien zur Funktionsintegration mittels SLM anhand von Beispielen vorgestellt: 1) Konstruktive Funktionsintegration (bspw. Kühlkanäle), 2) Verfahrensbedingte Funktionsintegration (bspw. definierte Porosität) sowie 3) auf Basis von Komponentenintegration, worunter die Integration von Komponenten wie Sensoren, Aktoren oder elektronische Schaltkreise in Bauteile verstanden wird. Das SLM-Verfahren ermöglicht es durch den schichtweisen Aufbau, während der Fertigung solche Komponenten vollständig in Bauteile zu integrieren. Im Rahmen des Beitrags wird hierzu ein Prozess vorgestellt, bei dem piezoelektrische Vielschichtaktoren in lasttragende Bauteile vollständig und zerstörungsfrei mittels SLM strukturintegriert werden können. Die piezoelektrischen Aktoren können auf diese Weise vor schädigenden Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit oder Scherbelastungen geschützt werden. Zudem kann durch die additive Fertigung das den Aktor umgebende Bauteil (Aktor-Gehäuse) anwendungsspezifisch angepasst werden (bspw. Geometrie, Steifigkeit). Der vorgestellte Prozess ermöglicht es, sogenannte „Smart Structures“ aus metallischen Werkstoffen herzustellen, die sich durch strukturintegrierte Aktoren und Sensoren auszeichnen. Denkbare Anwendungen liegen in der Lärm- und Vibrationsunterdrückung, Gestalt- und Positionsregelung oder Schadenserkennung (Health Monitoring).

Item Type: Conference or Workshop Item
Erschienen: 2015
Creators: Stoffregen, Hanns
Title: Funktionsintegration mittels selektiven Laserschmelzens am Beispiel strukturintegrierter piezoelektrischer Aktoren
Language: German
Abstract:

Unter Funktionsintegration wird die Kombination einzelner Funktionen in einem Bauteil verstanden, wodurch die Teileanzahl, Verbindungselemente/-schritte und der Montageaufwand reduziert werden. Zusätzlich zeichnet sich ein funktionsintegriertes Bauteil in der Regel durch ein kompakteres Design und ein geringeres Gewicht aus. Das selektive Laserschmelzen (engl.: selective laser melting, kurz: SLM) ermöglicht als additives Fertigungsverfahren neben der wirtschaftlichen Fertigung von komplex gestalteten Bauteilen in geringen Stückzahlen zusätzlich die Realisierung funktionsintegrierter Strukturen. Im vorliegenden Beitrag werden zunächst drei unterschiedliche Kategorien zur Funktionsintegration mittels SLM anhand von Beispielen vorgestellt: 1) Konstruktive Funktionsintegration (bspw. Kühlkanäle), 2) Verfahrensbedingte Funktionsintegration (bspw. definierte Porosität) sowie 3) auf Basis von Komponentenintegration, worunter die Integration von Komponenten wie Sensoren, Aktoren oder elektronische Schaltkreise in Bauteile verstanden wird. Das SLM-Verfahren ermöglicht es durch den schichtweisen Aufbau, während der Fertigung solche Komponenten vollständig in Bauteile zu integrieren. Im Rahmen des Beitrags wird hierzu ein Prozess vorgestellt, bei dem piezoelektrische Vielschichtaktoren in lasttragende Bauteile vollständig und zerstörungsfrei mittels SLM strukturintegriert werden können. Die piezoelektrischen Aktoren können auf diese Weise vor schädigenden Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit oder Scherbelastungen geschützt werden. Zudem kann durch die additive Fertigung das den Aktor umgebende Bauteil (Aktor-Gehäuse) anwendungsspezifisch angepasst werden (bspw. Geometrie, Steifigkeit). Der vorgestellte Prozess ermöglicht es, sogenannte „Smart Structures“ aus metallischen Werkstoffen herzustellen, die sich durch strukturintegrierte Aktoren und Sensoren auszeichnen. Denkbare Anwendungen liegen in der Lärm- und Vibrationsunterdrückung, Gestalt- und Positionsregelung oder Schadenserkennung (Health Monitoring).

Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Production Management, Technology and Machine Tools (PTW)
16 Department of Mechanical Engineering
Event Title: Rapid.Tech 2015 - Trade Fair and User’s Conference for Rapid Technology, 10.-11.6.2015, Erfurt
Date Deposited: 29 Jun 2015 12:50
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