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Vortrag

Partikelbasierte Simulationen der Schmelz- und Erstarrungsdynamik in Pulverbettverfahren

Donnerstag (26.04.2018)
09:35 - 09:55 Uhr Raum 0.226
Bestandteil von:


Additive Fertigungsverfahren durchdringen derzeit Wissenschaft und Industrie. Besondere Vorteile dieser Verfahren liegen der Individualisierung und der Komplexität der gefertigten Bauteile. Selbst in komplexen Systemen wie z.B. Flugzeugen werden schon erste additiv gefertigte Bauteile eingesetzt. Die Zuverlässigkeit solcher Bauteile reicht allerdings noch nicht für die Verwendung in strukturellen Leichtbauelementen. Gerade hier ermöglichen jedoch additive Fertigungsverfahren die Produktion hochkomplexer Teile mit maßgeschneiderten mechanischen Eigenschaften bei minimalem Materialaufwand.

Zurzeit gibt es keine etablierten Simulationstools für die additive Fertigung. Die Verfügbarkeit einer durchgängigen Prozesssimulation ist daher noch in weiter Ferne, wäre jedoch auf Grund der Komplexität des Prozesses nützlich, um Form- und Strukturvorgaben mit kleineren Toleranzen zu erfüllen und diese in dem Produktentwicklungszyklus berücksichtigen zu können. Partikelbasierte Simulationen ermöglichen unterschiedliche Prozesssimulationen für die additive Fertigung. Dies sind insbesondere die Simulation des Aufrakelns des Pulverbetts, da die erreichten Packungsdichten entscheidend für die Dynamik des Schmelzvorgangs sind, sowie eine Simulation der Schmelz- und Wiedererstarrungsprozesse welche die Porosität, die Eigenschaften der Oberfläche und damit letztlich die Festigkeit des Bauteils bestimmen.

In diesem Beitrag werden Simulationen des Rakelprozesses mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) sowie Simulationen der Schmelzbad-Dynamik mittels Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) vorgestellt. Anhand dieser Beispiele wird das komplexe Zusammenspiel der wirkenden physikalischen Mechanismen erläutert. Möglichkeiten und Limitierungen der Methoden werden zudem diskutiert.


 

Sprecher/Referent:
Dr. Claas Bierwisch
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM