Airbus Endowed Chair for Integrative Simulation and Engineering of Materials and Processes
Forschungsschwerpunkte
Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten liegt in der Entwicklung neuer Methoden und Ansätze für die numerische Simulation von innovativen Materialien und Fertigungsprozessen, insbesondere aus dem Bereich der Luftfahrtindustrie. Die Maxime der Arbeit lautet „knowledge-based“ statt „Trial-and–Error”. Auf Basis der grundlegenden numerischen Simulation und Analyse im Computer werden neue Fertigungsprozesse und Materialien entwickelt und optimiert. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der engen Verzahnung zwischen der virtuellen Prozess- und Werkstoffentwicklung und der experimentellen Validierung.
Mikrostruktur
Durch Multiskalenprozesssimulationen können auf der Mesoskala Temperaturhistorien und Schmelzbäder simuliert werden und auf der Mikroskala die Gefügeausbildung, wie links im Vergleich zu experimentell ermittelten Gefügeorientierungen gezeigt.
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Thermische Prozesssimulationen
Die thermische Prozesssimulation erfolgt auf allen relevanten Skalen. Von Fluiddynamiksimulationen des Schmelzbads zu thermischen Finiten-Elemente-Simulation einzelner Schmelzbäder bis hin zur thermischen Historie ganzer Bauteile.
Das ISEMP zeichnet sich dabei besonders durch innovative Ansätze zur Steigerung der Effizienz großskalierter Simulationen aus, um den Weg für eine Digitale Prozesskette der Additiven Fertigung zu ebnen.
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Eigenspannungs- und Verzugssimulationen
Das ISEMP ist der Vorreiter der Methode inhärenter Dehnungen in additiver Fertigung. Das Konzept der inhärenten Dehnungen erstmals auf den PBF-LB/M-Prozess und stetig weiterentwickelt. In wenigen Stunden können damit die Verzüge industrieller Bauteile berechnet werden.
Am ISEMP wird sich auch mit konventiollen thermo-mechanischen Simulationen gearbeitet, um zum Beispiel das Verzugverhalten im additiven Drahltlichbogenverfahren zu studieren, oder um die Entstehung inhärenter Dehnungen zu untersuchen.
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Sinterverzugssimulationen
Das Metal Binder Jetting ermöglicht größere Produktionsraten als die anderen additiven Fertigungsverfahren. Jedoch bestehen die Herausforderungen den Sinterverzug zu berücksichtigen und die notwendigen Dichten des Materials zu erreichn. Das ISEMP entwickelt daher Simulationsmethoden, um die relativen Dichten wie auch den Verzug im Sinterschritt zu bestimmen.
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Lehre
Grundlagen der Materialwissenschaften
In dieser Vorlesung lernen Sie die wichtigsten Materialklassen kennen. Dabei wird auf ihre Eigenschaften und Verarbeitungsverfahren eingegangen sowie das Gefüge und die Mikrostruktur.
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Grundlagen der 3D-Druck-Technologien
Von Plastik bis Metall, von Pulversintern bis Auftragsschweißen. Erlangen Sie einen Überblick zum Froschungsfokus und State-of-the-Art der additiven Fertigung.
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Makroskopische Modellierung
Methode der Finiten Elemente am Beispiel der Wärmeleitungsgelichung und der Kontinuumsmechanik.
Multiskalen Material- und Prozesssimulation
Simulation der Temperaturverteilung während des Laserschweißens mit Finiten Differenzen oder die Kristallisation von Metall-Legierungen mit zellulären Automaten.
