Modellierung und Simulation des Herstellungsprozesses thermisch und mechanisch hochbelasteter Bauteile aus faserverstärktem Siliziumkarbid

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckart Schnack
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5410561

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Modellierung der Herstellung faserverstärkter Siliziumkarbid-Bauteile durch chemische Gasphaseninfiltration und die Durchführung numerischer Simulationen. Die Infiltration wird durch ein Temperaturgradientenverfahren beschrieben, so dass im zu entwickelnden Modell Effekte der örtlich variablen Temperatur erfasst werden. Die räumliche und zeitliche Evolution der Geometrie der Substratoberfläche, der Grenze zwischen der festen Phase und der Gasphase, steht im Mittelpunkt der Modellbildung. Mit Blick auf die Eigenschaften des entstehenden Werkstoffs ist gerade bei porösen Substraten die Bestimmung der örtlichen Verteilung der abgeschiedenen Schicht entscheidend. Zur Beschreibung dieser Evolution in mehreren Raumdimensionen wird ein Phasenfeldmodell entwickelt, das mit den Navier-Stokes-Gleichungen gekoppelt ist, die zur Berechnung der Strömungsverhältnisse und Transportprozesse herangezogen werden. Ein umfangreiches und stöchiometrisches Reaktionsschema wird zur Modellierung der chemischen Reaktionen in der Gasphase und der heterogenen Oberflächenreaktionen verwendet. Die Verifikation des entwickelten Modells erfolgt durch Vergleich mit experimentellen Daten, die von der MAN Technologie AG zur Verfügung gestellt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen