Smooth Particle Hydrodynamic (SPH) Modeling of Grinding the SiC-SiC Ceramic Matrix Composite

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Bergs
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426949379

In diesem Forschungsprojekt werden die Zerspanungs- und Schadensmechanismen beim Schleifen der mit siliziumkarbidfaserverstärkten Siliziumkarbidkeramik (SiC-SiC) auf Basis der Smooth Particle Hydrodynamic (SPH)-Methode untersucht. Aufgrund der hohen thermischen Beständigkeit ist SiC-SiC ein geeigneter Werkstoff für Anwendungen in Turbinen in der Luftfahrt und zur Energieerzeugung. Mit Hilfe des Schleifprozesses werden kritische Ziele hinsichtlich Maßhaltigkeit und Oberflächenintegrität von SiC-SiC erreicht. Die Zerspanungs- und Schadenmechanismen beim Schleifen von SiC-SiC sind jedoch nur unzureichend bekannt, sodass eine Vorhersage des Prozessergebnisses noch nicht möglich ist. Daher müssen aufwändige Vorversuche durchgeführt werden. Mithilfe der Simulation der Schleifbearbeitung von SiC-SiC wird ein grundlegendes Verständnis der Zerspanungs- und Schadensmechanismen erlangt. Der große negative Spanwinkel der Schneidkanten, die zufällige Orientierung und Verteilung der Schleifkörner, die hohe Dehnung und die hohen Dehnungsraten, die Verformung und das Bruchverhalten der SiC-Faser, der Faser-Matrix-Grenzfläche und der Matrix machen die Simulation der Schleifbearbeitung von SiC-SiC technisch herausfordernd. Die SPH-Methode, eine netzfreie Lagrange-Methode zur Simulation großer lokaler Dehnraten und der Korn-Werkstück-Wechselwirkung, wird zur Überwindung dieser Barrieren eingesetzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Partnerorganisation: National Science Foundation (NSF)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Albert Shih
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Patrick Mattfeld