Projekt „Opti Alloy“

• Bewertung des thermischen und mechanischen Verhaltens von Aluminium-Silizium-Legierungen unter Last.

Aluminium-Silizium-Gusslegierungen finden sich heute in vielen Anwendungen wieder. Die technologischen Vorteile des Legierungssystems führen dazu, dass der Werkstoff zunehmend zur Herstellung thermisch und mechanisch hochbelasteter Leichtbau-Komponenten eingesetzt wird. Hierzu ist es erforderlich, dass die Gefügestrukturen – und damit verbunden – die mechanischen Eigenschaften für die Auslegung solcher Bauteile immer genauer modelliert und prognostiziert werden können.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine virtuelle Möglichkeit zur anwendungsspezifischen Legierungsauswahl geschaffen. Hierzu wurde eine bestehende Mikrospannungssimulation um ein Versagensmodell für unterschiedliche industriell eingesetzte Al-Si-Legierungen erweitert. Dies ermöglichte die einsatztemperaturabhängige Berechnung wesentlicher mechanischer Kennwerte dieser Werkstoffe auf Basis der mikrostrukturellen Eigenschaften. Das thermomechanische Verhalten sowie die Rissentstehung und -fortpflanzung wurden mit wissenschaftlichen Methoden, wie der Neutronendiffraktometrie, analysiert.

Durch inverse Parameteridentifikationsmethoden wurden Material- und Simulationsmodelle anhand von experimentellen Ergebnissen kalibriert und validiert.

Die Mikrostruktursimulation birgt das Potential, Belastungsspitzen im Gefüge zu ermitteln und Lastpfade im Bauteil zu identifizieren.

• Aluminium-Silizium-Gusslegierungen für hochbelastete Motorkomponenten
• Erfordernis für präzise Vorhersage von mechanischen Eigenschaften
• Bedarf an virtueller Möglichkeit der anwendungsspezifischen Legierungsauswahl

• Experimentelle Bestimmung von phasenspezifischen thermomechanischen Eigenschaften
• Aufbau eines Multiphasenmodells zur simulativen Abbildung von Verformungen und Spannungen
• Erweiterung des Simulationsmodells um ein phasenspezifisches Versagensmodell

• Virtuelle Abbildung des legierungsspezifischen mechanischen Verhaltens unter Last
• Reduzierung des experimentellen Aufwands in der Legierungsauswahl
• Bewertungsmöglichkeit der Interaktion unterschiedlicher Phasen innerhalb eines Bauteils