HISAMP

Projektbeschreibung

Die ständig steigenden Anforderungen an Bauteile hinsichtlich mechanischer Belastbarkeit, Funktionalität und minimaler Herstellkosten stellt die Wissenschaft vor große Herausforderungen. Neuartiger Verfahren wie die Plasma-Metal-Deposition (PMD®) Technologie ermöglichen die additive Produktion komplexer Teile in sehr kurzer Zeit. Dafür ist jedoch vorab für jeden Werkstoff die sehr aufwändige experimentelle Entwicklung eines Prozessparametersatzes notwendig. Um den Versuchsaufwand zu reduzieren, können Finite-Elemente (FE) Simulationen mit gekoppelter Mikrostrukturmodellierung eingesetzt werden. Allerdings beträgt die Forschungszeit für die Ermittlung eines Parametersatzes für ein Gefügemodell eines Werkstoffes üblicherweise drei Jahre. In diesem Projekt wird daher an einem neuen Laser-Ultraschall Systems für eine Gleeble Prüfmaschine geforscht, bei dem die Messfrequenz deutlich erhöht und neue Auswertealgorithmen implementiert werden. Die synchronisierten Daten des Laser-Ultraschall Systems und der Gleeble werden mit Referenzuntersuchungen aus Licht- und Rasterelektronenmikroskopie kalibriert und in einem zu entwickelnden semi-automatischer Ablauf ausgewertet. Die dafür notwendigen Scripts sollen so programmiert werden, dass der Ablauf der Datenanalyse über die Ableitung der für die Mikrostruktursimulation notwendigen Parametersätze bis zur Implementierung in den FE-Code in minimaler Zeit möglich wird. Die signifikante Kürzung der Entwicklungszeit neuer Parametersätze soll dann auch weniger forschungsaffinen Branchen die Möglichkeit geben mit Mikrostrukturmodellierung simulationsgestützte Prozessoptimierungen durchführen zu können.

Abstract

The constantly increasing demands for components in terms of mechanical properties, functionality and minimum production costs pose huge challenges for the science community. Novel processes such as Plasma-Metal-Deposition (PMD®) technology enable the additive production of complex parts in a very short time. However, this requires extensive experimental development of a process parameter set for each material. To reduce this experimental effort, finite-element (FE) simulations with coupled microstructure modelling can be used. However, the research time for determining a parameter set for a microstructure model for one material is usually three years. In this project, research is therefore being conducted on a new laser-ultrasound system for a Gleeble testing machine, in which the measuring frequency is significantly increased and new evaluation algorithms are implemented. The synchronized data of the laser-ultrasound system and the Gleeble will be calibrated with reference investigations from light- and scanning-electron-microscopy and evaluated in a semi-automatic sequence to be developed. The necessary scripts are to be programmed in such a way, that the sequence of data analysis via the derivation of the parameter sets necessary for the microstructure simulation up to the implementation in the FE-code becomes possible in a minimum of time. The significant reduction in the development time of new parameter sets should then also enable industries with less research affinity to carry out simulation-supported process optimisation with microstructure modelling.