Optimale pulvertechnologische Prozessschritte

Pulvertechnologie, Fluiddynamik

Durch die Simulation von pulvertechnologischen Prozessschritten und -ketten tragen wir dazu bei, die Fertigung formgenauer und defektfreier Bauteile effizienter zu gestalten. Ein zweiter Schwerpunkt liegt in der Modellierung und Simulation von Mechanismen und Prozessen, bei denen komplexe oder partikelbeladene Fluide eine wesentliche Rolle spielen. In beiden Bereichen verbessern wir Produkte und Prozesse, verkürzen Entwicklungszeiten und ermöglichen so unseren Kunden Kosten zu sparen. Dabei kommen unterschiedliche Simulationsmethoden zum Einsatz und das Werkstoffspektrum umfasst nahezu alle granularen Materialsysteme sowie partikelbeladenen Fluide.

Powder Technology Process Chain Video                                       Abrasive Machining Simulation Tool Video

                                             

Themen

 

Pressen und Sintern

 

Bei der pulvertechnologischen Formgebung von Bauteilen ist das Trockenpressen für viele Werkstoffe etabliert (z.B. Keramiken, Hartmetalle, Sinterstähle, Magnetwerkstoffe, Pharmapulver). Komplexe Bauteilformen stellen hohe Anforderungen an die Presstechnologie: Typische Probleme sind Verzüge aufgrund von Gründichtegradienten sowie Risse nach dem Ausstoßen oder dem Brand. Die am Fraunhofer IWM entwickelte Simulationsmethode erlaubt ...

 

Partikelbasierte Prozessmodellierung


SimPARTIX® ist eine innovative Simulationssoftware für die Materialmodellierung mit netzfreien Methoden. Auf der Grundlage physikalischer Modelle werden mit SimPARTIX® Werkstoffe in Herstellungsprozessen bzw. im Einsatz numerisch untersucht. Durch detaillierte Analysen verschaffen wir Ihnen vertiefte Einblicke in Ihre Prozesse. Damit helfen wir Ihnen, Ihre Anwendungen besser zu verstehen und gezielt zu ...

 

Keramische Folien und Mehrlagenstrukturen


Bisher werden numerische Simulationen bei Keramikfolienherstellern noch kaum eingesetzt, um ihre Produktion zu verbessern. Am Fraunhofer IWM wurde deshalb ein gekoppeltes Simulationsmodell auf Gefüge- und Anlagenebene entwickelt, das den Ablauf keramischer Gießprozesse inklusive der Berechnung der Partikelausrichtung im Gießschlicker und im resultierenden Produkt vorhersagen kann ...

 

Sprühtrocknen


In der keramischen Industrie ist das Sprühtrocknen ein wichtiger Prozess zur Umwandlung des feinen Primärpulvers in gröbere Granulen. Eine hohe Qualität des Endprodukts erfordert gute Eigenschaften bezüglich der Handhabung und der Kompaktierung der Granulate. Dafür sollten die Granulen möglichst kugelförmig sein und eine homogene Dichte vorweisen. Am Fraunhofer IWM werden gekoppelte Modelle unter Verwendung der Diskrete-Elemente-Methode und der numerischen ...

 

Füllen
 

Beim ersten Teilschritt der klassischen Prozesskette des Trockenpressens, dem Matrizenfüllen,  kann es je nach Fließfähigkeit des Pulvers oder Matrizendesign zu Inhomogenitäten bis hin zum unvollständigen Füllen kommen. Mittels einer am Fraunhofer IWM entwickelten Simulationsmethode SimPARTIX® auf Basis der DEM können solche Vorgänge vorab im Rechner durchleuchtet werden. Dabei kann beispielsweise der Einfluss der Füllgeschwindigkeit ...

 

Entbindern


Das Austreiben organischer Formgebungshilfsmittel bei der Produktion keramischer Teile ist ein zeit- und energieaufwändiger Prozess, bei dem es zu Schädigungen kommen kann, wenn das Temperaturprofil ungünstig gestaltet ist. Mit einem am Fraunhofer IWM entwickelten Modell lassen sich die infolge der gasförmigen Zersetzungsprodukte im Bauteil entstehenden Spannungen berechnen und die kritischen Phasen des Entbinderungsprozesses können ...

 

Oberflächenverdichten
 

Pulvertechnologisch hergestellte poröse Werkstoffe wie Sinterstähle weisen charakteristische  Eigenschaften auf, deren Beschreibung spezielle Werkstoffmodelle erfordert. Am Fraunhofer IWM wurden entsprechende Modelle auf Basis des Gurson-Modells (Gologanu, Ponte-Castaneda) in das FE-Programm ABAQUS® implementiert. Damit können sowohl eigenschaftsoptimierende Prozessschritte wie das Oberflächenverdichten von Zahnrädern ...

 

Magnetorheologische Flüssigkeiten


Magnetorheologische Flüssigkeiten (MRF) bestehen aus magnetisierbaren Feststoffpartikeln in einer Trägerflüssigkeit. Bei Anlegen eines externen Magnetfeldes werden die Partikel magnetisiert und bilden Ketten entlang der Feldlinien aus. Dadurch gehen die MRF innerhalb von Millisekunden kontrolliert vom flüssigen in einen festen Zustand über. Dies macht sie interessant für zahlreiche industrielle Anwendungen wie z.B. Kupplungen, Stoßdämpfer und ...

 

Drahtsägen von Silizium


Industriell werden zur Vereinzelung von Siliziumblöcken Multi-Wire-Sägen eingesetzt. Ein Stahldraht wird dabei über Umlenkrollen geführt, welche durch Einkerbungen einen konstanten Abstand der Drahtschlaufen gewährleisten. Der Siliziumblock wird gegen das mit abrasiver Slurry benetzte Drahtnetz gedrückt, wodurch der Sägevorgang ausgeführt wird. Die Slurry besteht typischerweise aus Polyethylenglykol und kantigen SiC-Körnern. Die Herausforderung in der ...

 

Publikationen zum Thema Pulvertechnologie, Fluiddynamik


Beiträge in Zeitschriften, Büchern und auf Konferenzen sowie Dissertationen und Projektberichte...

Leistungen

  • Sie gestalten Ihre Fertigung formgenauer und defektfreier Bauteile effizienter
  • Sie verstehen die Zusammenhänge zwischen den Herstellungsbedingungen und den Eigenschaften Ihrer Produkte besser
  • Ihr Herstellungsprozess von pulvertechnologischen Bauteilen wird kostengünstiger
  • Sie verkürzen Ihre Entwicklungszeiten durch optimierte granulare Materialien oder komplexe, partikelbeladene Fluide