Mathematische Modellierung der Formstoffverdichtung und Verifizierung der theoretischen Ergebnisse anhand kalibrierter Computertomographieaufnahmen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Bast
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5452036

Die Aufgaben des Fortsetzungsprojekts bestehen darin, dass die auf der Basis der mathematischen Drucker-Prager-Cup- und Hardening-Soil-Materialmodelle entwickelte Simulationsprogramm zur Formstoffverdichtung zu vervollkommnen ist, um mit ihm den Verdichtungsprozess des Formstoffs auch mit Hilfe eines Vielstempelpresskopfes dreidimensional für unterschiedlichste Gießereimodelle zu prognostizieren und zu optimieren. Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind die beiden oben genannten, weiterentwickelten Materialmodelle in das Rechnerprogramm integriert. Weiterhin ist die Verdichtungssimulation des Formstoffs mittels Vielstempelpresskopf in die Software programmiert, wobei aber die Richtigkeit der Simulationsergebnisse nach diesen Erweiterungen noch überprüft werden soll. Darüber hinaus soll die Formstoffdatenbank erweitert werden, da im abgelaufenen Projekt die Formstoffuntersuchungen zur Bestimmung der Modelleingangsparameter ausschließlich an Neuformstoffmischungen durchgeführt wurden. Deshalb müssen weitere Untersuchungen zur Bestimmung der Eingangsparameter zur Modellierung des Verdichtungsverhaltens von Betriebsformstoffe durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang sollen die Verdichtungsparameter variiert und ihr Einfluss auf die Eigenschaften der Formen aus Betriebsformstoffmischungen untersucht werden. Das Simulationsprogramm wurde in bestimmten Komponenten (Server, Datenbank, Visualisierung) weiterentwickelt, um seine Leistungsfähigkeit zu erhöhen und die Berechnungen zu stabilisieren. Diese Verbesserungen der Software sollen überprüft werden. Abschließend muss eine Softwaredokumentation erarbeitet und an einem Beispiel ihre Nutzung erklärt werden. Die generellen Zusammenhänge zwischen den mit der Computertomographie gemessenen Dichtewerten und der realen Dichteverteilung bei ausgewählten Neuformstoffmischungen wurden fixiert. Deren Gültigkeit muss aber auch für Betriebsformstoffmischungen überprüft werden. Zur Validierung der Simulationsergebnisse mit Hilfe der Computertomographie sollen die Zusammenhänge zwischen den farbigen Isolinienschaubildern des Computertomographen und der realen Dichteverteilung an unterschiedlichen Betriebformstoffmischungen aufgezeigt werden. Mit dem entwickelten Rechnerprogramm müssen reale Aufgaben der Formherstellung für die Gießerei erprobt und eine Optimierung der Modellplattenbelegung vorgenommen werden. Dabei sind die CAD-Daten der Modelle in das Simulationsprogramm zu importieren und die Betriebsformstoffeigenschaften zu berücksichtigen. Aus den genannten Aufgaben macht sich eine Fortsetzung des Projekts erforderlich, da somit eine Abrundung der anfangs gestellten Ziele erreicht werden würde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen