SFB 1120

Mehrskalige thermomechanische Simulation der fest-flüssig Interaktion bei der Erstarrung

Ziel

Simulation von Erstarrungsgefügen in unterschiedlichen Al-Legierungen bei Guss- und Schweißprozessen mit nachfolgender Berechnung effektiver Materialeigenschaften, speziell des teilflüssigen Zustandes („mushy zone“). Dazu zählen z.B. effektiver Ausdehnungskoeffizient, linear-elastische Eigenschaften des Mehrphasenzustandes und die Permeabilität für Schmelzeströmung. Übertragung der Methoden auf teilkristalline Kunststoffe im Rahmen einer selbstkonsistenten Mehrskalensimulation..

Kurzbeschreibung

Das Projekt ist Teilprojekt im Sonderforschungsbereich SFB1120 „Bauteilpräzision durch Beherrschung von Schmelze und Erstarrung in Produktionsprozessen“ der RWTH Aachen. Übergeordnetes Ziel des Sonderforschungsbereichs ist es, für schmelzbehaftete Fertigungstechnologien wie Urformen, Fügen, Trennen, Generative Fertigung und Beschichten – Verfahren, bei denen ein Werkstoff im Prozess zumindest zeitweise als flüssige Phase vorliegt und an eine Feststoffphase aus dem gleichen oder einem anderen Material angrenzt – eine dimensionsübergreifende Beschreibung der ablaufenden Prozesse zu erarbeiten und verursachungsgerechte Maßnahmen zur Erhöhung und Erzielung der Präzision abzuleiten. Das Teilprojekt von ACCESS beinhaltet die Simulation des Werkstoffverhaltens auf der Gefügeskala während der Erstarrung für die Verfahren Kokillen- und Spritzguss, sowie Löten und Schweissen. Mittels Homogenisierung ermittelte effektive Eigenschaften von Metalllegierungen aber auch teilkristalliner Thermoplaste werden in Form von verfeinerten Werkstoffgesetzen für die makroskopische Prozesssimulation bereitgestellt. Eine weiterentwickelte, selbst-konsistente Mehrskalensimulation ermöglicht es, Werkstoffgesetze für unterschiedliche Erstarrungsszenarien zu berechnen, um den Einfluss lokaler Variationen des Gefüges auf die Bauteilpräzision, hier speziell Verzug und Heißrissneigung zu quantifizieren. Erweiterungen des thermomechanischen Phasenfeldmodells haben zum Ziel, den Einfluss äußerer mechanischer Kräfte auf die Gefügeentwicklung zu analysieren und lokale Kriterien für die Heißrissneigung abzuleiten.

Projektpartner

Ansprechpartner/in

Dr. Markus Apel
+49 241 80 98009
m.apel@access-technology.de

Projektinformationen

Laufzeit 
7/1/2019 –
6/30/2022
Förderkennzeichen
SFB 1120: 236616214
Zuwendungsgeber
Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V
Projektträger
Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V
Förderinitiative
Sonderforschungsbereich
Förderhinweis
Geschäftsfeld
Gefügesimulation
Projektstatus
in Bearbeitung