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Integrative Werkstoffmodellierung / SFB 370

Integral Materials Modelling

18.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Zentrales Thema des Sonderforschungsbereichs ist die Modellierung der Werkstoffentwicklung während der Fertigung von der Urform zum Bauteil. Es gibt heute für nahezu jeden Fertigungsschritt Computermodelle, die die Simulation und daher die Optimierung eines Verfahrensschrittes erlauben. Die Eigenschaften des fertigen Bauteils ergeben sich jedoch erst durch Verkettung der Eigenschaftsänderungen im Werkstoff während des gesamten Prozessablaufs vom Gießen, Umformen über Wärmebehandlung bis zur Bauteilfertigung. So sollen in diesem Sonderforschungsbereich prozessübergreifende Programmsysteme entwickelt und bereits bestehende Programmsysteme auf eine Verknüpfung zugeschnitten werden. Dies geschieht durch Modularisierung der Prozessschritte mit genau definierten Schnittstellen. Die Integration der Module erfolgt durch externen Datenaustausch über Dateien oder durch direkte Inline-Einbindung einzelner Module. Davon erhofft man sich insbesondere in kritischen Bauteilen eine präzisere Berechnung der Prozessparameter und Materialkenngrößen und somit geringeren experimentellen Aufwand bei der Werkstoffentwicklung für neue Anwendungen oder kostengünstigere Fertigung. Ein zweiter wesentlicher Schwerpunkt ist die Entwicklung von stärker physikalisch begründeten Modellen zur Werkstoffbeschreibung. Physikalische Modelle verbinden Werkstoffentwicklung und -eigenschaften mit fundamentalen metallkundlichen Gesetzmäßigkeiten und mikroskopischen Mechanismen und verbessern daher die Anwendungsbreite, insbesondere bei starken Schwankungen der Prozessführung und Werkstoffzuständen. Letztlich wird erwartet, daß sich mit den Ergebnissen der Modellierung eine Optimierung von Prozessparametern und Bauteileigenschaften sowie eine kostengünstigere Werkstoffherstellung erzielen lässt. In der neu bewilligten Laufzeit wird sich der Sonderforschungsbereich mit der Prognose kritischer Eigenschaften ausgewählter Bauteile befassen.

The central topic of the collaborative research centre is to model material development during manufacturing from liquid phase processing to the performance of finished components. Today, advanced computer models are available for simulation of almost every single manufacturing process. However, the properties of the final product can only be understood as the result of consecutive stages of material development in the course of the manufacturing process from casting and forming to heat-treatment and machining. The aim of the collaborative research centre is to develop interactive computer codes to integrate these processes and to adapt existing codes for integration into this system. For this, the process chain is subdivided into specific modules with defined interfaces. The modules are then interconnected and integrated to the overall system. This is expected to allow a more precise calculation of process parameters and material characteristics especially for critical components and eventually faster material development with less experimental effort and lower cost. A second goal is the development of material models on a more fundamental basis. Such physical models are to link microscopic mechanisms to macroscopic material development and properties. The final aim of the program is to optimise the production process, to improve component performance and to permit more rapid material manufacturing at lower cost. In the recently renewed period the collaborative research centre will deal with the critical properties of selected components.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Günter Gottstein
Institut für Metallkunde und Metallphysik der Technischen Hochschule Aachen
Kopernikusstraße 14 · 52056 Aachen
Tel.: (0241) 80-26860 · Fax.: (0241) 80-22608
E-Mail: gottstein@imm.rwth-aachen.de

Further Information: www.imm.rwth-aachen.de/sfb/