Im Fokus: Porenbildung bei Formguss-Teilen
Der Einsatz von Simulationstechnologien in der Gießerei-Branche ist nicht neu. Bereits seit den 80er Jahren werden numerische Methoden eingesetzt, um den Gießprozess und Formteile zu bewerten. Nur die Modellierung von Poren und Lunkern war bis dato aufwändig und nicht wirtschaftlich abbildbar. Merkle & Partner bietet hierfür nun eine Lösung.
Vom Flugzeug-, über den Schiffs- und Automobilbau bis hin zur Medizintechnik ist der Formguss wichtiger Bestandteil in der Produktfertigung. Dabei werden Geometrien material- und gewichtssparend möglichst leicht konstruiert. So liegen die Bauteile in der Auslastung in der FEM-Berechnung oft schon im Grenzbereich. Für Materialfehler ist hier kaum mehr Raum. Vor allem, wenn Poren an Stellen auftauchen, die hoch belastet sind.
Die Modellierung von Poren in herkömmlichen FEM-Systemen ist aufwändig. Wenn nötig beschränkt man sich daher auf wenige, kritische Poren an oder dicht unter der Oberfläche. Das Ergebnis ist fraglich, die Simulation des Bauteils mit diesen ausgewählten Poren ist weiterhin mit hohem Aufwand verbunden.
„Diese Lücke war für uns nicht hinnehmbar“, so Stefan Merkle, Geschäftsführer der Merkle & Partner GbR. „Daher ergänzen wir unsere Simulationstechnologien mit Werkzeugen aus der Bildverarbeitung“.
Basis der Simulationen ist eine Software des Unternehmes Volume Graphics GmbH. Dabei werden Bauteile über industrielle Computertomographie (CT) komplett durchleuchtet. Aus den aufgenommen Projektionen rekonstruiert die Software ein dreidimensionales Volumen einschließlich aller Informationen über Materialien und Geometrien.
So werden die Formteile bei Merkle & Partner durch eine Computertomographie schnittweise vermessen und als Volumenmodell aufbereitet. Mit netzfreien Lösungsalgorithmen (Immersed Boundary Solver) lassen sich unter Annahme eines rein linearelastischen Verhaltens die Spannungen des realen Bauteils bestimmen und bewerten.
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