Numerische Simulation

Der Blick voraus

Die Simulation von technischen Produkten und Prozessen gehört heute zum
Standard der Produktentwicklung. Innovative Werkstoffe und Bauweisen
haben kaum eine Chance, wenn nicht auch numerische Methoden zur
Simulation des Produktverhaltens bei der Fertigung und im Betrieb
vorliegen. Das Fraunhofer IFAM verfügt seit mehr als 20 Jahren über umfangreiche
Expertisen zur Gießsimulation und zum Leichtbau.

Formfüll- und Erstarrungssimulation

Formfüll- und Erstarrungssimulation.
© Foto Fraunhofer IFAM

Formfüll- und Erstarrungssimulation.

Die Simulation der Formfüllung und Erstarrung ist ein kosten- und zeitsparendes Instrument zur Auslegung von Gießwerkzeugen. Das Fraunhofer IFAM verfügt über die in der Industrie eingesetzten Softwareprogramme zur Gießsimulation. Ziel der Simulation ist neben dem Werkzeugdesign die Optimierung der Prozessparameter und die Bestimmung finaler Produkteigenschaften (z. B. örtliche Ungänzenverteilung).

Integrated Computational Materials Engineering (ICME)

Mikro-CT-Porosität
© Foto Fraunhofer IIS/EZRT

Mikro-CT-Porosität.

Die Gießsimulation wird beim ICME als Kettenglied des vollständigen Produktlebenszyklus betrachtet. So kann der Einfluss von Gussporen auf das Crashverhalten von Automobilbauteilen untersucht werden. Es wird an der Entwicklung stochastischer Materialmodelle gearbeitet, die es ermöglichen, statistische Streuungen der örtlichen Werkstoffeigenschaften (z. B. Bruchdehnung) zu beschreiben. Die Modelle können in konventionellen Programmen zur Strukturanalyse (FEM) verwendet werden, die ebenfalls am Fraunhofer IFAM verfügbar sind.

Leichtbau durch Robust Design

© Foto Fraunhofer IFAM

Topologieoptimierung

Der Leichtbau hat die Aufgabe, eine technische Komponente mit hoher Steifigkeit und geringem Gewicht herzustellen. Neben dem stofflichen und konstruktiven Leichtbau eröffnen in letzter Zeit neue Methoden des hybriden Leichtbaus (z. B. Aluminium-CFK-Strukturen) gute Möglichkeiten einer weiteren Optimierung. Dazu wurde am Institut auf Grundlage von biologischen Knochenumbauprozessen eine Methode entwickelt, die verschiedene Materialphasen derart im Bauteil verteilt, dass eine maximale Steifigkeit erreicht wird. Damit können Design-Guides für den Einsatz von Gussstrukturen in Hybridbauteilen angefertigt werden, die auch statistische Variationen und Unbestimmtheiten berücksichtigen (Robust Design).

Fraunhofer-Allianz Simulation

Das Fraunhofer IFAM leitet die Geschäftsstelle der Fraunhofer-Allianz SIMULATION. Darin bündeln 18 Fraunhofer-Institute ihre Kompetenzen, die sich mit der Entwicklung und Verbesserung von Simulationsverfahren beschäftigen.

Weitere Informationen zu der Allianz finden Sie hier: