Dynamic Mechanical Properties of Additively Manufactured Lattice Structures: A Comprehensive Review

Abstract

Die additive Fertigung (AM) hat die Herstellung von Gitterstrukturen
revolutioniert. Sie bietet eine beispiellose Gestaltungsfreiheit und die Möglichkeit, die
mechanischen Eigenschaften für spezifische Anwendungen anzupassen. Während sich die
umfangreiche Forschung auf die statischen mechanischen Eigenschaften dieser Strukturen
konzentriert hat, gewinnt ihr dynamisches mechanisches Verhalten unter unterschiedlichen
Belastungsbedingungen aufgrund seiner Bedeutung für kritische Anwendungen wie Luft- und
Raumfahrt, biomedizinische Implantate und Energieabsorptionssysteme zunehmend an
Aufmerksamkeit. Die dynamischen Eigenschaften von AM-Gitterstrukturen werden durch eine
Kombination von Materialeigenschaften, Prozessparametern, geometrischem Design und
Belastungsszenarien beeinflusst, was komplexe Herausforderungen bei der Gewährleistung von
Zuverlässigkeit und Leistung unter dynamischen Bedingungen mit sich bringt. Dieser Beitrag
bietet einen umfassenden Überblick über die bestehenden Forschungsarbeiten zu den
dynamischen mechanischen Eigenschaften von additiv gefertigten Gitterstrukturen. Die
Untersuchung wurde in drei Phasen durchgeführt: Definition des Umfangs und der
Schlüsselfragen, systematische Identifizierung und Auswahl relevanter Studien sowie deren
Bewertung anhand definierter Kriterien. Die Ergebnisse zeigen erhebliche Forschungslücken auf,
darunter das begrenzte Verständnis darüber, wie sich prozessbedingte Defekte und geometrische
Unregelmäßigkeiten auf die dynamische Leistung auswirken, sowie den Bedarf an
standardisierten Prüfprotokollen. Diese Übersicht unterstreicht die wachsende Bedeutung des
Verständnisses dynamischer mechanischer Eigenschaften und soll als Leitfaden für künftige
Forschungsanstrengungen dienen, um das Design und die Entwicklung neuer Produkte
voranzutreiben.