Energieabsorption mittels additiv gefertigter Latticestrukturen

Dieses Promotionsprojekt zielt darauf ab, einen anwendungsorientierten Produktentwicklungsprozess (PEP) zu entwickeln, der das anforderungsgerechte Design mit Latticestrukturen optimiert und vereinfacht. Hierfür wird ein wissensbasiertes Datenbanksystem der Latticestrukturen entwickelt, welches einen Zugriff anhand des PEP erlaubt. Der spezifische Anwendungsbereich der Energieabsorption von Latticestrukturen im Geschwindigkeitsbereich von 5-8 m/s, soll hierbei genauer untersucht werden.

Um den PEP zu virtualisieren, wird ein Simulationsmodell auf Basis der expliziten Finite-Elemente-Methode entwickelt. Zur Beschreibung des Materialverhaltens werden spezifische Modelle für hohe Dehnraten wie das Johnson-Cook-Modell oder das semi-analytische Modell für Polymere (SAMP) validiert.

Im Rahmen des Projekts werden bestehende Latticestrukturen untersucht und qualifiziert, zudem werden neue Einheitszellen entwickelt, die speziell auf den beschriebenen Anwendungsfall optimiert sind. Hierbei erfolgt die Anwendung unterschiedlicher Methoden, um Wirkprinzipien zu finden, die dann in abstrahierter Form als Lösungsprinzipien in den Einheitszellen umgesetzt werden können. Zudem werden verschiedene Strategien zur Kombination von Latticestrukturen für den genannten Anwendungsfall untersucht und bewertet.

Die gewonnen Erkenntnisse werden abschließend in ein Demonstrator Bauteil integriert, welches anhand des erarbeiteten PEP entwickelt wird.