Elektro-thermo-mechanische Modellierung der Field Assisted Sintering Technologie bei Verwendung finiter Elemente hoher Ordnung validiert durch Experimente

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Düster; Professor Dr.-Ing. Stefan Hartmann; Professor Dr. Ernst Rank
• Mitantragsteller: Professor Zohar Yosibash, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165958631

Field Assisted Sintering Technology (FAST) ist eine sehr moderne Herstellungstechnologie,welche Induktionserhitzung während des Sinterprozesses bei gleichzeitiger Kompaktierung anwendet, und somit auf erheblich kürzere Produktionszeiten bei gleichzeitiger Verbesserung der Produkteigenschaften führt. Die damit verbundene Kopplung der elektrischen, thermischen und mechanischen Felder macht die Modellierung und Simulation des Prozesses zu einer besonderen Herausforderung. Die Prozessdurchführung ist dabei durch den Mangel an theoretischen Konzepten zur Vorhersage, der Steuerung und der Optimierung begrenzt. Dieses Projekt hat zum Ziel eine thermo-viskoplastische Materialmodellierung bei großen Deformationen für FAST-Prozesse zu entwickeln, welche auf Experimenten von leitenden und nichtleitenden Keramikpulvern basiert. Hierzu soll das Modell in ein p-Finite Elemente Programm implementiert und im Rahmen des gekoppelten Mehrfeldproblems anhand weiterer Experimente validiert werden. Zur Quantifizierung der Unsicherheiten im Gesamtprozess wird die polynomiale Chaos-Technik verwendet. Die besondere Bedeutung dieses Projektes liegt in dem phänomenologischen Verständnis der Interaktion der verschiedenen gekoppelten physikalischen Prozesse um neue und verbesserte gradierte Produkteigenschaften zu erzeugen. Aufgrund der Robustheit und der hohen Genauigkeit von p-finiten Elementen erwarten wir einen bedeutenden Beitrag in der Simulation der behandelten multiphysikalischen Phänomene.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel