TFB 63:  Praxisrelevante Modellierungswerkzeuge

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 21665141

Der Transferbereich hat das Ziel, die im Sonderforschungsbereich 370 "Integrative Werkstoffmodellierung" entwickelten Modellierungswerkzeuge auf konkrete Fragestellungen von insgesamt 16 Industriepartnern anzuwenden. Damit ergeben sich für die einzelnen Teilprojekte folgende Schwerpunkte: Die Zielsetzung des Teilprojektes T1 besteht in der rechnerischen Vorhersage der kritischen Dehnung und Festigkeit von Stählen im Hochtemperaturbereich beim Stranggießen unter Berücksichtigung der realen chemischen Zusammensetzung. Auch der Einfluss der Stranggießanlage auf die mechanischen Hochtemperatureigenschaften wird miteinbezogen. Solche Angaben sind für die Auslegung und Steuerung der industriellen Gießprozesse zwingend notwendig. Im Mittelpunkt des Teilprojektes T2 steht die computergestützte Simulation der Herstellung und betriebsbedingten Schädigung keramikbeschichteter Gasturbinenkomponenten. Dazu sollen die im Sonderforschungsbereich 370 entwickelten Mikrostrukturmodelle und Simulationsmethoden zusammen mit Herstellern von Gasturbinen und Beschichtungen in das industrielle Umfeld überführt werden, um sie zur Optimierung der Schichtherstellung und zur Quantifizierung der Degradation und Schädigung zu nutzen. Im Teilprojekt T3 werden die im Sonderforschungsbereich erarbeiteten Prozesssimulationen zur Herstellung von Walzprodukten auf neue Legierungssysteme und Herstellungsprozesse übertragen, um mechanische Kenngrößen neuer Produkte vorherzusagen. Zu diesem Zweck wird in diesem Teilprojekt die Werkstoffmodellierung gemäß neuer physikalischer Erkenntnisse über Verfestigungsmechanismen und Erholungsvorgänge weiterentwickelt sowie durch zusätzliche Experimente verbessert. Ziel des Teilprojektes T4 ist eine Prognose der lokalen mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Zähigkeit sowie eine Vorhersage der Eigenspannungen und des Verzugs in Mehrlagenschweißnähten für Grobbleche. In der Modellbildung werden der Prozess, der Werkstoff sowie die Konstruktion gekoppelt formuliert und in eine Software implementiert, sodass der Herstellungsprozess und die Eigenschaften des Bauteils anwendungsnah vorhersagbar und optimierbar sind. Durch die Zusammenführung der Erfahrungen mehrerer Hochschul- und Industriepartner soll schließlich im Teilprojekt T5 ein praxistaugliches Gesamtmodell zur prozess- und werkstoffabhängigen Gefüge- und Lunkerausbildung erarbeitet werden, um es zur Legierungs-, Bauteil- und Prozessentwicklung für hochlegiertes Gusseisen einzusetzen.

• DFG-Verfahren: Transferbereiche

Abgeschlossene Projekte

• T1 - Berechnung der Heißduktilität unterschiedlicher Stahlsorten direkt nach der Erstarrung (Teilprojektleiter Senk, Dieter )
• T2 - Anwendung neuer Prozessmodelle, Werkstoffmodelle und Simulationsmethoden auf Keramik beschichtete Nickelbasis-Legierungen in Gasturbinen (Teilprojektleiter Singheiser, Lorenz )
• T3 - Durchgängige Simulation der Entwicklung von Mikrostruktur und Eigenschaften von 1xxx-Aluminium-Legierungen (Teilprojektleiter Gottstein, Günter )
• T4 - Vorhersage lokaler mechanischer Eigenschaften in Schweißnähten (Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang )
• T5 - Makroskopisch gekoppeltes thermodynamisch-kinetisches Mikroseigerungsmodell für hochlegiertes Gusseisen (Teilprojektleiter Bührig-Polaczek, Andreas )

• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Mitantragstellende Institution: Forschungszentrum Jülich
• Sprecher: Professor Dr. Günter Gottstein