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Erstarrungssimulation

Simulation der Mikrostruktur von Aluminium während der Erstarrung

Während der Erstarrung von Aluminiumlegierungen bildet sich in der festen Phase des Materials eine Mikrostruktur aus. Die Mikrostruktur ist ausschlaggebend für die Qualität und die mechanischen Eigenschaften eines Materials. Im Allgemeinen ist es erstrebenswert, eine feine und homogene Mikrostruktur zu erreichen.

Die Ausbildung der Mikrostruktur ist stark von der Art des Prozesses und den zugehörigen Prozessparametern abhängig. Der Einfluss dieser Parameter soll systematisch untersucht werden, um schlussendlich eine gewünschte Mikrostruktur durch dynamische Prozessparameteradaptierung zu erreichen.

Prozessabhängige Mikrostrukturausbildung mit einer höheren Abkühlrate im unteren Bild, was in diesem Fall im mittleren Bereich zu einer feineren Mikrostruktur führt.

Hauptaugenmerk der aktuellen Arbeit ist die Entwicklung eines numerischen Frameworks, um solche skalenübergreifende Simulationen effizient durchführen zu können. Es soll somit vor allem das dendritische Kornwachstum unter Berücksichtigung von Konzentration, Strömung und konvektivem Korntransport berücksichtigt werden. Dieser Ansatz soll in Zukunft für die Untersuchung industrieller Problemstellungen eingesetzt werden.