Kompensationsmethoden

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Leitung: Dr.-Ing. Arnold Gillner
Lehrstuhl für Lasertechnik LLT

Die Arbeitskreisgruppe „Kompensationsmethoden“ befasst sich in der gesamten Laufzeit des SFBs mit dem Steuern des Schmelzeflusses, der gezielten prozessabhängigen Modifikation des Wärmeflusses und damit der Manipulation des Erstarrungsvorgangs. Darüber hinaus werden in diesem Arbeitskreis Mechanismen zur Kompensation auftretender Fehler in Bezug auf Verzug, Lunkerbildung, Ausbildung von Oberflächenfehlern und anderen qualitätsmindernden Effekten bei schmelzbasierten Fertigungsprozessen diskutiert. Entsprechend der Struktur des SFBs spiegelt dieser AK die Möglichkeiten zur Erfüllung der Zielsetzung bzgl. Verringerung der Fehlerrate und Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit wider.

 

Die Arbeitskreise

Wärmebildaufnahme Wärmebildaufnahme

Prozessregelung und In-Situ-Prozessparameterbestimmung

Der Arbeitskreis „Prozessregelung und In-Situ-Prozessparameterbestimmung“ befasst sich mit den Eingriffsmöglichkeiten in bestimmten schmelzebehafteten Prozessen um durch eine In-Situ-Parameterbestimmung eine Prozessregelung oder -steuerung vorzunehmen.

Somit sollen Fehler, wie beispielweise resultierenden Verzug oder Eigenspannungen, auf Basis bestimmbarer Eingabegrößen überwacht und mit einer Online-Prozessregelung kombiniert werden.

Dazu werden in diesem Arbeitskreis für den jeweiligen Prozess die charakteristische Schmelz- und Erstarrungsdynamik evaluiert und das Antwortverhalten (Steuerbarkeit) des Prozesses bzw. der Schmelze diskutiert. Ziel dieses Austausches ist die gemeinsame Ableitung typischer Kenngrößen der Schmelze und deren Steuerungsmöglichkeiten über externe Prozessstellglieder.

Aktive Mitglieder: A2 , A7 , A8 , A9 , A10 , A11 , B3
Informierende Mitglieder: B4

  Mikroskopaufnahme eines Lots Mikroskopaufnahme eines Lots

Materialbeeinflussung / Gefügezusammensetzung

Der Arbeitskreis „Materialbeeinflussung / Gefügezusammensetzung“ befasst sich auf mehreren Ebenen mit der Einstellung von erwünschten Gefüge- und Phasenausbildungen in der erstarrten Schmelze. Durch Beeinflussung der Schmelzeviskosität und der Schmelzezusammensetzung mittels Zusatzmaterial soll eine bestimmte Ausprägung des Fließverhaltens und des Erstarrungsverhalten vorgenommen werden. Thermodynamische und thermomechanische Eigenschaften der Schmelze sollen durch eine geeignete Temperaturführung beeinflusst werden und Diffusionsvorgänge nach der Erstarrung sind ein Schwerpunkt, die durch eine geeignete Prozessführung kontrolliert werden sollen. Dies beinhaltet sowohl metallische Schmelzen als auch Kunststoffschmelzen.

Aktive Mitglieder: A1, A3, A4, A5, A6, A7, A10, A11, B4, B7, B8
Informierende Mitglieder: B1, B3, A9

  CAD-Darstellung einer Gussanlage CAD-Darstellung einer Gussanlage

Thermische Beeinflussung bei der Prozessführung

Der Arbeitskreis „Thermische Beeinflussung bei der Prozessführung“ befasst sich mit dem gezielten thermischen Management der Schmelze während des Prozesses. Hierbei wird mit gezielter Energieeinbringung bzw. Energieabfuhr gearbeitet und die entstehenden Effekte, wie Schrumpfung, Verzug, überhitzen der Schmelze mit Schmelzauswurf und für Gießprozesse Abformgenauigkeiten betrachtet, welche durch ein angepasstes Temperaturprofil der Schmelze kompensiert werden sollen. Die Zusammenarbeit besteht in den Konzepten der Energieeinbringung, der Betrachtung der Effekte lokaler Temperierung und der Einstellung lokaler Temperaturgradienten mit entsprechend modifizierter Energieableitung.

Aktive Mitglieder: A1, A3, A5, A7, A8, A9, A11, B1, B3, B6
Informierende Mitglieder: B4

  FEM-Modell des Abkühlvorgangs eines komplexen Bauteils FEM-Modell des Abkühlvorgangs eines komplexen Bauteils

Kompensation bei komplexen Geometrien

Der Arbeitskreis „Kompensation bei komplexen Geometrien“ befasst sich mit Kompensationsmethoden für komplexe Fügeanordnungen und komplexen Geometrien bei Gußanwendungen, bei denen durch die Bauteilgeometrie der Energiefluss gestört wird und somit sowohl Energieeinbringung als auch Energieabfuhr bei nicht angepassten Prozessführungen zu Bauteilfehlern führen können. Für fertigungstechnisch relevante Bauteile und Geometrien werden prozessübergreifend die technologischen Randbedingungen evaluiert und die entwickelten Kompensationsmethoden angepasst. Hierbei ist ein reger Austausch mit dem Arbeitskreis „Thermische Beeinflussung bei der Prozessführung“ vorgesehen. Darüber hinaus werden auch erweiterte Ansätze zur Kompensation von Prozessfehlern durch eine energie- und schmelzeflussangepasste Werkstückauslegung berücksichtigt.

Aktive Mitglieder: A5, A7, B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9
Informierende Mitglieder: B7