Studentische Arbeit im Bereich der Additiv-Subtraktiven Fertigungskette

Betreuer/in:            Denys Romanenko           
Dekanat/Institut:   Maschinenbau / Institut für Produktionsmanagement und -technik           

E-Mail:   denys.romanenko@tuhh.de

Bachelorarbeit/Projektarbeit/Studienarbeit

Einfluss von Geometriemerkmalen von additiv hergestellten Titanbauteilen auf die Eigenspannungsfreisetzung während der Fräsbearbeitung

Influence of Geometry Features of Additively Manufactured Titanium Parts on Residual Stress Release during Machining

Ausgangssituation

Die Technologien der additiven Fertigung erweitern die Möglichkeiten der Produktions­technik, wobei gleichzeitig neue Herausforderungen für die Bearbeitung der Bauteile entstehen. Beim Prozess des pulverbasierten DED (Direct Energy Deposition)-Auftragsschweißens von Titanbauteilen ist die Einbringung unerwünschter Eigenspannungen mit der heutigen Technologie unver­meidlich. Als Folge entladen sich die Eigenspannungen z. B. in Form von Bauteilverzug während der Fräsbearbeitung. Die Kenntnis dieser Störfaktoren ist essenziell für die Entwicklung adaptiver Bearbeitungsstrategien, um die geforderten Form- und Maßgenauigkeiten des fertigen Bauteils zu gewährleisten. Es ist daher das Ziel, durch eine geeignete Methodik, die sukzessive Änderung des Eigenspannungs- und Verformungszustandes während der Bauteilbearbeitung -sowie deren Zusammenhang mit den Generierprametern bestimmen zu können.

Aufgabenstellung

Das Ziel dieser Bachelorarbeit/Projektarbeit/Studienarbeit ist die Identifikation von Verzügen bei der spanenden Bearbeitung additiv gefertigter Titanbauteile sowie deren möglicher Zusammenhänge mit den variierten Geometriemerkmalen. Bei den Versuchen sind während des sukzessiven Materialabtrags DMS-, sowie optional Schnittkraft und Körperschallmessungen zu machen sowie im Nachgang die Bauteilgeometrie des Bauteils zu vermessen. Die aufgenommenen Verzugsdaten sind als Input für analytische und simulative Berechnungen des Ausgangseigenspannungzustandes  der Versuchsbauteile zu verwenden.

 

Im Einzelnen sind dazu folgende Teilaufgaben zu bearbeiten:

  • Recherche zum Stand der Technik der additiven Fertigungstechnologien, zu eingebrachten Materialeigenspannungen während des Generierprozesses und deren Auswirkungen bei der spanenden Bearbeitung
  • Einarbeitung in die Methoden der Messung mechanischer Dehnung mittels Dehnmesstreifen sowie optional Zerspankraft- und Körperschallmessung mit der dazugehörigen (im Institut bereits aufgebauten) Messkette für die vorliegenden Bauteile
  • Versuchsdurchführung zum sukzessiven Materialabtrag mittels Fräsbearbeitung sowie kontinuierlicher Aufnahme signifikanter Bauteilgeometriemerkmale
  • Herstellung möglicher Gesetzmäßigkeiten zwischen dem Bauteilverzug und variierter Bauteilgeometrien, dabei ggf. Optimierung der bestehenden Messmethoden zur Geometrievermessung
  • Analytische Berechnung der Anfangseigenspannung basierend auf den gemessenen Bauteilverzügen unter Nutzung bereits bestehender Modelle
  • Simulative Berechnung der freigesetzten inkrementellen Eigenspannungsfelder zwischen den einzelnen Fertigungsschritten durch Aufprägung von Verformungen in dem FE – Modell zur Ermittlung der Bauteilanfangseigenspannung
  • Optional: Identifizieren von möglichen Zusammenhängen zwischen Schnittkräften und Körperschallaufnahmen während der Bearbeitung und den Geometriemerkmalen der Bauteile
  • Vergleich des während der Literaturrecherche erstellten Zusammenhangs zwischen den sich im Bauteil herrschenden Eigenspannungen mit den gesammelten Versuchsergebnissen
  • Auswertung sowie schriftliche und graphische Dokumentation sämtlicher Ergebnisse
  • Interpretation der Ergebnisse im Vergleich zum Stand der Technik

Organisatorisches/Voraussetzungen

  • Einsatzfreude und Teamfähigkeit
  • Kenntnisse in einen der folgenden Werkzeuge zur Messdatenverarbeitung: Matlab/Octave/Python
  • erfolgreich bestandene Module Fertigungstechnik und Produktionstechnologie
  • Grundkenntnisse in der additiven Technologie
  • nicht zwingend, jedoch vorteilhaft: Grundkenntnisse in der Bedienung von NC-Bearbeitungsmaschinen
  • möglicher Beginn: sofort

 

Bei Interesse bitte melden bei:

Dipl.- Ing. Denys Romanenko

denys.romanenko@tuhh.de

040 – 428 – 78 -4132

Raum K-0555

Ein Gedanke zu „Studentische Arbeit im Bereich der Additiv-Subtraktiven Fertigungskette

  • 01/11/2022 um 14:07
    Permalink

    Dear Denys,
    I am very interested in participating in this as my Research project, as part of the requirements in fulfillment of my masters degree in MEM (Mechanical Engineering and Management)

    I completed my Addictive Manufacturing/Rapid Production course and also work in a production company (Mercedes Benz AG Bremen plant) where I have acquired rudiments that can help me in this research.

    Thanks in advance for your acceptance to work with you.

    Best regards,
    Ogheneruru Emuaghworie
    509909 MEM

    Antwort

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