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Vortrag

Parametrische Untersuchung der Diskretisierung für die numerische Simulation von Temperaturfeldern, Eigenspannungen und Verzügen beim selektiven Laserschmelzen

Donnerstag (26.04.2018)
09:55 - 10:15 Uhr Raum 0.226
Bestandteil von:


Autoren: Moritz Käß, Martin Werz, Stefan Weihe

 

Beim selektiven Laserschmelzen ergeben sich aufgrund der hoch konzentrierten und schnell bewegten Wärmequelle hohe Temperaturgradienten, die zur Ausbildung von Eigenspannungen und Verzügen führen. Der Eigenspannungszustand kann sich dabei negativ auf die im Betrieb ertragbaren Lasten auswirken. Außerdem kann der daraus resultierende Verzug zu unerwünschten Formabweichungen oder sogar zu Kollisionen mit dem pulverauftragenden Mechanismus während der Fertigung führen. Eine Prozesssimulation zur Vorhersage von Eigenspannungen und Verzug könnte hier helfen, um diese Einflüsse bereits vor der Fertigung zu berücksichtigen. So können ungünstige Parameterkonfigurationen erkannt und gezielt Parameterkonfigurationen entwickelt werden, um bestimmte Bauteileigenschaften zu erreichen. Um die Bewegung des Laserstrahls mit ausreichender Genauigkeit abbilden zu können, ist dabei eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung notwendig. Problematisch ist dabei jedoch, dass eine Prozesssimulation bei der Berechnung realer Bauteilgrößen zu einem enormen Rechenaufwand führt. Damit numerische Simulationen für reale Bauteilgrößen mit vertretbarem Rechenaufwand durchgeführt werden können, müssen daher sinnvolle Vereinfachungen getroffen und Berechnungsstrategien gewählt werden. Aus diesem Grund werden sowohl die in der Literatur vorhandenen Ansätze zur Ermittlung der Temperaturfelder, Eigenspannungen und Verzüge analysiert, als auch mit eigenen Ansätzen und Ergebnissen verglichen. Hierbei wird auf die abgebildete Physik, die getroffenen Vereinfachungen, die gewählten Berechnungsmethoden, die Art der verwendeten Zeitintegration sowie die numerische und physikalische Größe des Modells eingegangen. Am Beispiel der Fertigung von Quadern wird der Einfluss der Zeitintegrationsmethode (implizit/explizit) sowie der gewählten räumlichen und zeitlichen Vereinfachungen auf die Rechendauer und Genauigkeit des Simulationsergebnisses untersucht.

Sprecher/Referent:
Moritz Käß
Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart - MPA
Weitere Autoren/Referenten:
  • Martin Werz
    Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart
  • Prof. Dr. Stefan Weihe
    Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart