Meso- und makroskopische Modellierung, Simulation und numerische Homogenisierung des Materialverhaltens metallischer Werkstoffe in der additiven Fertigung

Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung - Teilprojekt

Details zum übergeordneten Gesamtprojekt

Titel des Gesamtprojektes: Additive Fertigung

Sprecher/in des Gesamtprojekts:
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Drummer (Lehrstuhl für Kunststofftechnik)


Details zum Projekt

Projektleiter/in:
Prof. Dr.-Ing. Paul Steinmann
PD Dr. Julia Mergheim

Projektbeteiligte:
Andreas Kergaßner

Beteiligte FAU-Organisationseinheiten:
Lehrstuhl für Technische Mechanik

Mittelgeber: DFG - Sonderforschungsbereiche
Projektstart: 01.07.2015
Projektende: 30.06.2019


Forschungsbereiche

Multiskalenmechanik
Lehrstuhl für Technische Mechanik


Abstract (fachliche Beschreibung):


Thermo-mechanische FE-Simulation der Abkühlung einer typischen Mesostruktur aus im SEBM-Verfahren gefertigten TiAl6V4 von 1700 C° bis 900 C°. Ausgehend von einem spannungsfreien Zustand sind von links oben nach rechts unten die v.Mises Vergleichspannungen im Temperaturintervall von 1600 C° bis 900 C° exemplarisch dargestellt.



Werden metallische Pulver als Ausgangsmaterial in strahlbasierten Fertigungsverfahren eingesetzt, so ist die resultierende Mesostruktur des erstarrten Materials, d.h. die Geometrie (Gestalt, Größe) der Kristallkörner und deren Orientierung (Textur), stark von der Richtung und Größe des Temperaturgradienten an der Erstarrungsfront abhängig. Das Ziel dieses Teilprojekts ist die kontinuums-thermo-mechanische Modellierung und Simulation des Materialverhaltens unter Berücksichtigung der prozess-induzierten Mesostruktur. Dazu wird auf der Mesoskala eine gradienten-erweiterte Kristall-Plastizitätsformulierung eingesetzt und die mesoskopischen Größen werden mit Hilfe numerischer Homogenisierung, sowohl für das isotherme Gebrauchsverhalten nach dem Prozess als auch für den Abkühlvorgang während des Prozesses, der in Eigenverzerrungen und zugehörigen Eigenspannungen resultiert, auf die Makroskala transferiert.



Publikationen

Kergaßner, A., Mergheim, J., & Steinmann, P. (2018). Modeling of additively manufactured materials using gradient-enhanced crystal plasticity. Computers & Mathematics With Applications. https://dx.doi.org/10.1016/j.camwa.2018.05.016
Kergaßner, A., Mergheim, J., & Steinmann, P. (2016). Mesoscopic modelling of additively manufactured Inconel 718. In Igor Drstvenšek, Dietmar Drummer, Michael Schmidt (Eds.), Proceedings 6th International Conference on Additive Technologies - iCAT2016 (pp. 222-226). Nürnberg: Ljubljana: Interesansa - zavod.
Kergaßner, A., Mergheim, J., & Steinmann, P. (2016). Modelling additive manufactured materials using a crystal plasticity model. Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics, 16(1), 355-356. https://dx.doi.org/10.1002/pamm.201610166

Zuletzt aktualisiert 2018-06-11 um 17:46

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