Simulation des Herstellungsprozesses mit PFEM

Motivation

Die Forschung zielt darauf ab, kritische Materialien wie Wolframkarbid und Kobalt in Hartmetallwerkzeugen zu reduzieren oder zu ersetzen und gleichzeitig eine hohe Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Um dieses Ziel zu erreichen, werden zwei Simulationen mit Fokus auf das Fräswerkzeug unter Verwendung der PFEM (Particle Finite Element Method) durchgeführt:

  1. Werkzeugfertigungsprozess mittels additiver Fertigung (HS-DED-L)
    • HS-DED-L Prozess simulieren (additiver Fertigung)
    • Pulveraufschmelzen und -mischen verfolgen
    • Partikelgröße und Zusammensetzung modellieren
    • Mechanische Eigenschaften aus der Mikrostruktur vorhersagen
    • Verhältnis von Primär- und Recyclingpulver optimieren
       
  2. Fräsprozess zur Bewertung der Werkzeugleistung
    • Spannungsverteilung im Werkzeug
    • Reibungsverhalten an der Kontaktfläche
    • Temperaturentwicklung während des Fräsens
    • Vorhersage des Werkzeugverschleißes
    • Schichthaftung und Kohäsion

Partikel Finite Elemente Methode

Die Partikel Finite Elemente Methode (PFEM) stellt Materialien zunächst als Partikel dar, die zu einem Finite-Elemente-Netz verbunden werden. Sie bietet in der Fertigungssimulation folgende Vorteile:

  • Material hinzufügen oder entfernen durch Partikel
  • Hohe Netzqualität dank Zwischen-Remeshing
  • Geeignet für große Verformungen in Festkörpern
  • Komplexe Kontakt- und Stoßprobleme einfach handhabbar

Förderung

Fairtools

Gefördert durch die Carl-Zeiss-Stiftung (CZS) – P2023-02-011 – Fairtools

Kontakt

Paras Kadam, M.Sc.
E-Mail: paras.kadam[at]mv.rptu.de
Tel: +49 (0) 631/205-4456

 

Yating Wei, M.Sc.
E-Mail: yating.wei(at)mv.rptu.de
Tel: +49 (0) 631/205-4425