Entwicklung einer datengetriebenen prozessgerechten Geometrieoptimierung für den Sand- und Kokillenguss aus Aluminium

• Antragsteller: Dr.-Ing. Christoph Hartmann; Professor Dr.-Ing. Stephan Tremmel; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538901188

Die große Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion von Gussbauteilen prädestiniert den Einsatz von Strukturoptimierungsverfahren zur lastgerechten Auslegung von Bauteilen. Aktuell werden in der Strukturoptimierung gießtechnische Anforderungen – wenn überhaupt – durch die Verwendung von rudimentären Fertigungsrestriktionen berücksichtigt. Aktuelle Beispiele für Fertigungsrestriktionen von Gießverfahren sind Entformungsschrägen, die Vermeidung von Hinterschneidungen sowie Extrusions- oder Symmetrierandbedingungen. Eine Alternative dazu stellt die Integration von Prozesswissen in Form vollwertiger Gießsimulationen in den TO-Prozess dar. Beide Ansätze weisen aktuell noch Limitierungen auf. So ist durch die Berücksichtigung von Fertigungsrestriktionen die Abbildung des tatsächlichen Gießprozesses beschränkt und die Abbildung mittels vollwertiger Gießsimulationen mit hohen Rechenaufwand verbunden. Das aktuelle Forschungsvorhaben zielt auf die Integration von Prozesswissen von schwerkraftgetriebenen Gießverfahren in der Strukturoptimierung durch datengetriebene Modelle mit geringen Rechenzeiten, um dadurch einen Einsatz mit verringertem Rechenbedarf in Optimierungsschleifen zu ermöglichen. Mit Hilfe dieser Methode wird die Möglichkeit geschaffen, lastoptimale Bauteilstrukturen zu erzeugen, wobei die Anforderungen des Gießprozesses bereits während der Strukturoptimierung berücksichtigt werden. Dabei wird die Gestaltungsfreiheit mit zunehmender Geometriedefinition sukzessive reduziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Frank Rieg