Bei der pulvertechnologischen Formgebung von Bauteilen hat sich das Trockenpressen insbesondere aus Kostengründen großtechnisch etabliert und gehört zu den Standardformgebungsverfahren für viele Werkstoffklassen. Dazu gehören Keramiken, Hartmetalle, Sinterstähle, Magnetwerkstoffe und Stoffe der pharmazeutischen Industrie. Aufgrund der immer komplizierter werdenden Bauteilgeometrien werden die Anforderungen an die Presstechnologie immer größer – weshalb der Werkzeugkonstruktion und Auslegung eine Schlüsselfunktion zukommt. Typische Probleme sind Verzüge aufgrund von Gründichtegradienten und Risse nach Ausstoßen oder Brand. Am Fraunhofer IWM wurde eine Simulationsmethode für das Pressen und Sintern von Pulverkörpern entwickelt. Durch Verwendung selbst entwickelter Module für beide Prozesse in Verbindung mit dem FE-Programm ABAQUS sind quantitative Vorhersagen der Gründichteverteilung und der daraus resultierenden Verformung nach dem Sintern möglich. Aktuell wird ein Modell zur direkten Vorhersage von Pressrissen entwickelt. Mit den so geschaffenen Simulationswerkzeugen können Werkzeugformen und Presspläne schon im Vorfeld des Werkzeugbaus optimiert und Vorschläge zur Verbesserung der Fertigteile gemacht werden.

Optimierung einer pulvertechnologisch hergestellten Kühldose durch numerische Simulation. (PDF)

Simulation des Brennprozesses bei der Herstellung von Gebrauchskeramiken. (PDF)

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Das Schweißen gehört zu den wichtigsten und am häufigsten eingesetzten Fügeverfahren. Die Reduzierung von Eigenspannungen und resultierenden Verzügen durch die Wärmewirkung des Schweißens erfordert oftmals aufwändige experimentelle Versuchsreihen. Für eine Minimierung der Herstellungskosten und einer Verkürzung der Entwicklungszeiten bietet sich alternativ zum experimentellen Vorgehen die numerische Schweißsimulation an. Diese ermöglicht die Berechnung von Temperaturfeldern, Verzügen, Eigenspannungen, Gefügeentwicklungen und Wasserstoffverteilungen in Abhängigkeit der Schweißparameter. Für die Simulation werden am realen Bauteil Thermoelementmessungen zur Kalibrierung von numerischen Ersatzwärmequellen durchgeführt. Thermophysikalische und thermomechanische Materialdaten können im Thermophysiklabor des Fraunhofer IWM ermittelt werden.

Numerische Simulation Schweißtechnischer Fertigungsschritte. (PDF)

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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)

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