Abstract No.:	6797
Scheduled at:	Monday, September 14, 2020, Virtueller Raum 2 2:45 PM Additive Fertigung mit dem Lichtbogen
Title:	Gestaltung, Herstellung und Wirtschaftlichkeit von additiv gefertigten Tragwerksknoten für den Stahlbau
Authors:	Sebastian Fritzsche* / BTU Cottbus - Senftenberg LS Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Alexander Kloshek / BTU Cottbus-Senftenberg, LS Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Matthias Wolf/ BTU Cottbus-Senftenberg, LS Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Ralf Ossenbrink/ BTU Cottbus-Senftenberg, LS Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Vesselin Michailov/ BTU Cottbus-Senftenberg, LS Füge- und Schweißtechnik, Deutschland
Abstract:	Die Vorteile der lichtbogenbasierten generativen Fertigung von Tragwerksknoten, verglichen mit den bekannten Techniken des Gießens und Verbindungsschweißens, sind u.a. die schnelle Verfügbarkeit, die hohe Gestaltungsfreiheit sowie die Möglichkeit, gradierte Werkstoffe einzusetzen. Darüber hinaus kann auf hohe finanzielle sowie zeitliche Aufwendungen für den Formenbau beim Gießen (verlorene Formen) und auf komplexe Spannvorrichtungen beim Verbindungsschweißen verzichtet werden. Um die Vorteile für den Stahlbau nutzbar zu machen, ist es notwendig den Herstellungsprozess abzusichern, fertigungs- und anwendungsgerechte Gestaltungskriterien zu entwickeln und entsprechende Nachweismethoden aufzuzeigen. Als Referenzknoten für die vorgestellte Studie wurde ein T-förmiger Tragwerksknoten gewählt, welcher mit seinem Aufbau ein praxisrelevantes Bauteildesign abbildet. Für die generative Fertigung mit dem Lichtbogen wurden zunächst geeignete Schweißparameter qualifiziert, um die Demonstratoren innerhalb der geforderten geometrischen Toleranzen erfolgreich herzustellen. Zudem konnten die Fertigungszeiten durch die Entwicklung von Kühlkonzepten signifikant reduziert werden. Durch rechnergestützte Formoptimierung gelang es, die Querschnitte und Wandstärken im Bauteil anzupassen und anschließend ein beanspruchungsgerechtes und zugleich gewichtsoptimiertes Bauteildesign fertigungstechnisch umzusetzen. Es konnte die Belastbarkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion mehr als verdoppelt werden. Eine begleitende Wirtschaftlichkeitsanalyse des generativen Herstell- und Produktionsprozesses zeigt zudem die quantitativen Einsparpotentiale sowohl aus Sicht der Material- als auch der Fertigungskosten.

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