Erweiterte Mikrostrukturmodellierung für Warmumformprozesse mit transienten Umformbedingungen basierend auf mehrskaliger Mikrostruktursimulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525187623

Im Rahmen des angestrebten Projekts soll ein semi-empirisches Mikrostrukturmodell für die Warmumformung erweitert werden, sodass auch Mikrostruktureffekte aufgrund von transienten Umformbedingungen abgebildet werden können. Dieses neue Modell soll in der Lage sein bei Kopplung mit einer FE-Simulation die verzögerte Reaktion der Mikrostruktur auf sich schnell ändernde Umformbedingungen einzubeziehen und so einen präziseren digitalen Zwilling des Mikrostrukturzustands entlang des Umformprozesses zu erzielen. Hierfür soll zunächst anhand von experimentellen Charakterisierungsversuchen und physikalisch basierten Vollfeld-Simulationen eine Abhängigkeit der verzögerten Mikrostrukturreaktion von verschiedenen Transfer-Szenarien abgeleitet werden. Die generelle Eignung der vom Antragsteller genannten Charakterisierung der Mikrostrukturreaktion mit Hilfe des Vollfeld-Ansatzes wurde bereits durch eigene Vorarbeiten gezeigt. Als nächsten Schritt gilt es diese nun gezielt für industriell übliche transiente Randbedingungen bei einer Warmwalzung anhand eines exemplarischen Einsatzstahls einzusetzen, den Zusammenhang zwischen transienten Randbedingungen und der Mikrostrukturentwicklung zu quantifizieren und in einer semi-empirischen Beschreibung zusammenzufassen. Dabei ist zu klären, welche mikrostrukturellen Mechanismen besonders betroffen sind und zu der verzögerten Materialreaktion führen. Abschließend soll dieser neue Ansatz beispielhaft in das am Institut für Bildsame Formgebung verfügbare semi-empirische Mikrostrukturmodell StrucSim implementiert werden und anhand einer experimentellen Warmwalzung eine Validierung dieser erweiterten StrucSim Version erfolgen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen