Anwendungsorientierte Forschung 

Seit seiner Gründung bis heute steht Access e.V. für die Erforschung der Erstarrungsgrundlagen im Rahmen von öffentlich geförderten Projekten. Zielsetzung ist der Wissenstransfer in die Entwicklung von Gießverfahren, Werkstoffen und Modellierungswerkzeugen.

Für grundlegende und anwendungsorientierte Untersuchungen stehen im eigenen Labor verschiedene Öfen zum Tempern und zur definierten Erstarrung im Temperaturgradienten, sowohl für niedrigschmelzende organische Materialien bis hin zu Hochtemperaturwerkstoffen (bis 1800°C) zur Verfügung. Insbesondere kommt die in-situ Untersuchung von Erstarrungsphänomenen mit Thermosensoren, optischen Methoden oder mittels Röntgenradiographie in metallischen Proben zum Einsatz. Eine enge Verzahnung mit den anderen Geschäftsbereichen ermöglicht die Verwendung und Weiterentwicklung notwendiger Analysemethoden und Simulationswerkzeuge zur quantitativen Bestimmung charakteristischer Gefügeparameter.

Als weiterer wichtiger Pfeiler wurden und werden in meist internationalen Projekten Experimente unter reduzierter Schwerkraft auf Parabelflügen, Höhenforschungsraketen und der Internationalen Raumstation ISS durchgeführt, um Erstarrungsvorgänge weitestgehend frei von Strömungsvorgängen zu untersuchen und so unverzichtbare Benchmark-Daten zu generieren.

Als neue Werkzeuge kommen zunehmend Methoden der künstlichen Intelligenz und der mesoskopischen Modellierung von Erstarrungsmorphologien zum Einsatz. Mit all diesen Ansätzen gelingt es, grundlegende Erstarrungsphänomene besser zu verstehen und diese Erkenntnisse in die industrielle Anwendung zu überführen.

In-situ Diagnostik

Methoden der in-situ Diagnostik ermöglichen die orts- und zeitaufgelöste Beobachtung von Erstarrungsphänomenen

  • Röntgenradiographie
  • Röntgen-CT
  • Optische Mikroskopie
  • Thermosensorik

Der Schwerpunkt der Untersuchungen liegt auf

  • Erstarrungsdynamik
  • Gefügeentwicklung
  • Phasenbildung
  • Defektbildung

Anwendungsbeispiele sind

  • CET in AlCu-Legierungen
  • CET in transparenten Modelllegierungen NPG-DC
  • Eutektisches Wachstum in AlCuAg
  • Eutektisches Wachstum in NPG-DC-SCN-AMPD
  • Kristallorientierung in AlGe Legierungen
  • Kristallorientierung in transparenten Modelllegierungen NPG-DC
  • Monotektische Entmischung in BiZn
  • Monotektische Entmischung in SCN-H2O

Die Modellierung erlaubt ein besseres Verständnis der physikalischen Grundlagen und eine Übertragung auf andere Werkstoffe und Prozeße

  • Phasenfeldsimulationen
  • Erstarrungsmodelle
  • Mesoskopische Erstarrungssimulationen (Envelope, DNN)
  • Skalen-Kopplung

Der Schwerpunkt der Modellierungen liegt auf

  • Dendritischer Erstarrung
  • Gerichtetem, ungerichtetem Wachstum
  • Peritektischem Wachstum
  • Strömungseinfluss auf die Erstarrung
  • Kristallographischer Orientierung

Anwendungsbeispiele sind

  • TiAl Legierungen
  • Al-Legierungen
  • transparente Modellegierungen

Modellierung

Schwerelosigkeit

Phasenumwandlungen unter Schwerelosigkeit unterstützen die Modellbildung

  • Parabelflüge
  • Raketenexperimente
  • Internationale Raumstation

Der Schwerpunkt der µg-Experimente liegt auf:

  • Erstarrung ohne Auftrieb und Sedimentation
  • Diffusive Erstarrung ohne thermosolutale Konvektion in der Schmelze
  • Untersuchung verschiedener Erstarrungsphänomene, z.B. dendritische Erstarrung, gerichtetes, ungerichtetes Wachstum, CET, peritektisches Wachstum
  • Erstarrung unter Einfluss von Schwerkraftänderungen/Hypergravitation (0g – 2g)

Anwendungsbeispiele sind        

  • CET in AlCu-, AlSi-Legierungen
  • CET und äquiaxiales Wachstum in transparenten Modelllegierungen NPG-DC
  • Bildung intermetallischer Phasen in AlSiFe-Legierungen
  • Eutektisches Wachstum in AlCuAg
  • Eutektisches Wachstum in NPG-DC-SCN

Entwicklung maßgeschneiderter KI-Methoden zur Charakterisierung verschiedener Gefügetypen

  • Gefügeerkennung – und Klassifizierung
  • Automatisierung Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen erweitern klassische Analytik

Der Schwerpunkt des KI-Einsatzes liegt auf

  • Entwicklung maßgeschneiderter KI-Methoden zur Charakterisierung verschiedener Gefügetypen

 Anwendungsbeispiele sind

  • Äquiaxiale dendritische Erstarrung einer festen Primärphase aus einer Schmelze
  • Kolumnare dendritische Erstarrung einer Primärphase mit Defekten
  • Phasenseparation in monotektischen Legierungen

Künstliche Intelligenz

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