Mit Hilfe modernster Simulationsmethoden unterstützen wir unsere Partner bei der Auslegung und Bewertung von Umformprozessen aus den Bereichen der Blech- und Massivumformung sowie der Kalt- und Warmumformung. Die Beschreibung der Anisotropie infolge Textur, die Einbeziehung thermomechanischer Kopplungsphänomene und die adäquate Darstellung der tribologischen Eigenschaften der Kontaktkörper sind für uns ebenso selbstverständlich wie die Modellierung der Schädigung mit Hilfe mikromechanisch basierter Schädigungsmodelle. Oftmals reichen dabei die bekannten Modelle zur Beschreibung der Werkstoffeigenschaften nicht aus, so dass in diesen Fällen die bekannten Ansätze erweitert oder neue Modelle entwickelt werden. Unter anderem werden in aktuellen Projekten Modelle zur Beschreibung des Materialverhaltens von höchstfesten Stählen entwickelt, die neben der versetzungsbasierten Plastizität Zwillingsbildung (TWIP-Effekt) und martensitische Umwandlungen (TRIP-Effekt) berücksichtigen.

Rückfedern beherrschen Kantenrisse beim Walzen von Blech. (PDF)

Simulation des Rückfederns bei Umformprozessen von Blechen. (PDF)

Der kristalline Aufbau metallischer Werkstoffe kann in Umformprozessen einen signifikanten Einfluss auf das mechanische Verhalten haben: Als Beispiel seien die Entwicklung der Kornorientierung (Textur) und der Kornmorphologie durch plastische Deformationen infolge von Versetzungsbewegung, Zwillingsbildung und martensitischer Umwandlung, sowie thermisch aktivierte Phasenbildungs- und Rekristallisationsprozesse genannt. Um derartige Veränderungen in der Mikrostruktur simulieren zu können, muss ein Simulationsansatz gewählt werden, der verschiedene Längenskalen (wie Korn, Polykristallverbund, makroskopisches Bauteil) berücksichtigt. Das Ziel ist, entweder Werkstoffeigenschaften im Rahmen eines »virtuellen Labors« vorherzusagen (Texturentwicklung, Fließverhalten, Gleichgewichtsphasen und Phasenkinetik, Diffusionskoeffizienten, etc.) oder in einer integrierten Multiskalensimulation das mikromechanische Modell direkt in die Simulation einzubeziehen (zum Beispiel Kopplung von Texturmodell und Finite-Elemente-Methode). Im Fall plastischer Formänderungen wird das mechanische Verhalten wird mit Modellen der Kristallplastizität beschrieben.

Beherrschung der Umformgrenzen in Massivumformprozessen. (PDF)

Kopplung von Texturentwicklung und Finite-Elemente-Methode für die Umformsimulation. (PDF)

Rissbildung beim Ziehen von Wolframdrähten. (PDF)

Virtuelle Kennwertermittlung für die Umformsimulation. (PDF)

Mikrostrukturentwicklung beim Umformen von Magnesiumlegierungen. (PDF)

Computational Mechanics of Polycrystals – CMCn

Die Auslegung von Bauteilen aus Formgedächtnislegierungen und anderen Funktionswerkstoffen kann durch den Einsatz moderner Simulationsmethoden auf der Basis fortschrittlicher Werkstoffmodelle effizient unterstützt werden. Für die Simulation der Werkstoffeigenschaften von Formgedächtnislegierungen werden am Fraunhofer IWM Modelle entwickelt, die über einen großen Temperaturbereich die experimentell beobachteten Materialeigenschaften beschreiben können. Ziel ist es dabei, die erforderliche Bauteilfunktion und Bauteillebensdauer während des Einsatzes zu gewährleisten.

Auslegung von Bauteilen aus Formgedächtnislegierungen. (PDF)

Im Thermopysiklabor des Fraunhofer IWM können die thermophysikalischen Eigenschaften von Werkstoffen bestimmt werden. Dazu gehören die Verfahren zur Bestimmung der temperaturabhängigen Werkstoffeigenschaften, wie Wärmeausdehnung, Wärmekapazität, Temperaturleitfähigkeit sowie Gefügeumwandlungen. Die Ergebnisse helfen unseren Partnern bei der Aufklärung von Schadenfällen, der Entwicklung und Qualifizierung neuer Legierungen und der Optimierung verschiedener Materialkombinationen. Die thermophysikalischen Eigenschaften sind ebenfalls eine unverzichtbare Basis für korrekte Simulationen, beispielsweise bei der Simulation von Umformprozessen oder im Fall thermischer Fügeverfahren.

Broschüre »Thermophysik und Gleeble« (PDF)

Broschüre »Geräte und ihre technischen Daten« (PDF)