Der 3D‐Druck metallischer Bauteile im Pulverbettverfahren findet bisher überwiegend in der Luft‐ und Raumfahrt oder im Maschinenbau Anwendung. Für die Fertigung von strukturellen Großbauteilen, wie sie im Stahlbau zum Einsatz kommen, sind die Laser‐Pulver‐basierten additiven Fertigungsverfahren derzeit zu teuer, um einen wirtschaftlichen Einsatz in Aussicht zu stellen. Hier kann das Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) eine Möglichkeit bieten, den 3D‐Druck von großen Stahlkomponenten zu verwirklichen. Das Verfahren, auch als „formgebendes Schweißen” bekannt, ist in Kombination mit flexibler Robotertechnik und energiearmen Schweißprozessen für das Bauwesen interessant; denn nicht nur durch extrem große Gestaltungsmöglichkeiten, sondern auch durch die Digitalisierung und Einbindung in die computergestützten Entwurfs‐, Planungs‐ und Herstellungsprozesse eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Stahlbau. Zudem ist es insbesondere für die Fertigung von belastungsoptimierten Bauteilen sehr gut geeignet. Im Beitrag werden die derzeitigen und künftigen Anwendungsfelder, die Merkmale der Fertigung und die Tragfähigkeiten der erzielbaren Bauteiltypen beschrieben. Darüber hinaus wird über aktuelle Untersuchungen berichtet.
The introduction of the Eurocode 3 led to a significantly stricter fatigue classification, especially for flange to web connections of runway beams of heavy duty cranes compared to former national design rules like DIN 4132. At present, this leads to a doubling of the cross-sectional thicknesses, which e.g. can result into web plates with extreme thicknesses of 80 mm. Execution as well as monitoring of such flange to web connections using full penetration tee-butt welds are quite critical and thus no longer to be realized reasonably. On this account new fatigue strengths for the runway beam specific fatigue detail "Top flange to web junction of runway beams" in EC3-1-9 Table 8.10 have been established within the FOSTA-research project "Fatigue failure of runway beams due to wheel loads in heavy smeltery cranes" as recommendations for an eventually modification or even extension of the current codes. In Particular, the detail executed using full penetration tee-butt welds has been investigated in the framework of this research project. The essential core of the methodical approach is that real existing crane runway girders have been examined, documented and evaluated in regard of fatigue failure of the flange to web connection. In this way, a direct quantitative assessment of safety against fatigue failure for the investigated detail could be derived. In addition, synthetic notch cases have been investigated numerically. The results of both methodologies have been prepared for a proposal of amendment of the current codes. This paper provides an insight into the methodological approaches and the main results achieved.
Seit mehr als zehn Jahren ist der Aufschweißbiegeversuch (AUBI) für eine Reihe von Fällen, insbesondere für Feinkornbaustähle, nicht mehr verpflichtend. Die hierzu durchgeführten Untersuchungen hatten allerdings nur eine empirisch begründete Korrelation mit der Kerbschlagarbeit hervorgebracht. So fehlt nach wie vor eine Klärung der werkstoffmechanischen Zusammenhänge, denen nachzugehen es die Aufgabe der hier vorgestellten Untersuchungen war. Hierzu wurde auf hybride Modelle der Schädigungsmechanik zurückgegriffen, die die numerische Simulation des AUBI unter Berücksichtigung von sowohl Spaltbruch als auch Gleitbruch und damit auch des Übergangsbereichs erlauben. Damit kann der AUBI wesentlich genauer analysiert werden. Man ist so in der Lage, eine werkstofftechnische Korrelation zur Kerbschlagarbeit zu begründen, was die Vorhersage des AUBI‐Versuchs erlaubt. Ein wichtiges Ergebnis ist, dass die resultierenden Anforderungen an die Hochlagenzähigkeit auch bei konstant gehaltenen AUBI‐Biegewinkeln für verschiedene Stahlsorten deutlich unterschiedlich sind. Solche Anforderungen an die Hochlagenzähigkeit werden zur Entfaltung der Grenztraglasten im ULS erforderlich, insbesondere dort, wo mit Anrissen zu rechnen ist, z. B. im Brückenbau.
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