Teilprojekt A4: Simulation MicroPIM und Mikroguss
Übersicht
Das Teilprojekt A4 entwickelt eine universelle Simulationsumgebung für die beiden zentralen Abformprozesse des SFB 499, das Mikropulverspritzgießen (MicroPIM) pulvergefüllter Formmassen und den Mikroguss von metallischen Legierungen. Aufbauend auf dem in der ersten Projektphase entwickelten Füllsimulator für MicoPIM werden nun die weiteren Prozessschritte Entformung und Entbindern simuliert und ebenso die Befüllung im Mikroguss. Bei letzterem wird auch das entstehende Gefüge vorhergesagt und in der Befüllung berücksichtigt. Weiterhin soll die Simulation an eine Temperatursimulation der Muffel koppeln und somit das Gesamtsystem berücksichtigen.
Es wurde eine Fluidpartikelmethode gewählt die bezüglich starken Verformungen und freien Oberflächen große Vorteil gegenüber gitterbasierten aufweist. In dieser Förderperiode wird dieses Teilprojekt beweisen, daß die Fluidpartikelmethode als zentrales Gerüst einer Prozesssimulation nicht nur auf MicroPIM angewandt werden kann, sondern das sie auch eine tragfähige Basis für die Simulation des Mikrogiessens liefert.
Simulationsversuche mit kommerziellen Software Tools
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Abbildung 1: Vorhersage von Moldflow entspricht nicht dem Experiment! |
Abbildung 2: Partikelmethoden liefern realistischere Ergebnisse. |
Wärmetransport beim MikroPIM
Abbildung 3: Wärmeverteilung bei der Befüllung einer kalten Form |
Entformungssimulation
Abbildung 4: Verbiegung beim Entformen eines Spritzgießbauteils mit Berücksichtigung von Haftkräften an der Form |
Gefügesimulation in Micress
Abbildung 5: Simulation der Erstarrung von AlCu (links: Konzentration von Al, rechts oben: Phasenfeld, rechts unten: Konzentration von Al in 3D-Ansicht) |
Simulation der Temperaturverteilung in der Muffel
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Abbildung 6: Rechengitter mit schematisch dargestellten Fluidik-Partikeln |
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Abbildung 7: Ergebnisse (ohne Fluid) |
Kopplung Partikel- und Kontinuumsmethoden sowie Modellordnungsreduktion
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Abbildung 8: Schema für die Vorgehensweise |
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