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WISSENSBILANZ
IV. OUTPUT & WIRKUNGEN
Highlights/Innovationen
schen der Schwingfestigkeit und der Porengröße gefunden. Die dafür notwendigen
bruchmechanischen Kennwerte wurden aus Rissfortschrittskurven abgeleitet. Die
Verifikation dieses Ansatzes erfolgte über spannungsmechanische Probenversuche
und durch Risswachstumsuntersuchungen kurzer Risse.
Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Herleitung eines statistischen Porositätsmo-
dells zur Abschätzung der Porenverteilung in einem Druckgussbauteil aus den Er-
gebnissen einer Gießprozesssimulation. Für die Identifikation der Zusammenhänge
zwischen gemessener Porenverteilung und den Parametern aus der Gießsimulation
wurden Platten mit einer Aluminiumlegierung in unterschiedlichen Qualitäten (variie-
render Nachdruck und Gießkolbengeschwindigkeit) abgegossen. Die Platten wurden
zerschnitten, um die Porenverteilung zu vermessen.
Mittels Self-Organizing Maps wurden die Gießsimulationen mit den realen Porenver-
teilungen in den abgegossenen Platten verglichen, wobei sich eine starke Korrelation
zwischen der Temperatur aus der Erstarrungssimulation und der gemessenen Po-
rosität zeigte. Das statistische Porositätsmodell erlaubt es somit, die Porositätsver-
teilung für einen definierten Temperaturbereich in Abhängigkeit des Nachdrucks zu
berechnen.
Die gemeinsame Anwendung des bruchmechanischen Materialmodells und des sta-
tistischen Porositätsmodells erlaubt eine verbesserte Berechnung der Sicherheit ge-
gen zyklisches Versagen unter Einbindung der Ergebnisse der Gießsimulation. Ein
Vergleich der Ergebnisse der neuen Methodik mit jenen der konventionellen Berech-
nung zeigt eine deutliche Erhöhung (ca. um den Faktor 2) der berechneten Sicherheit.
Das Projekt wurde durch den Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau in enger Zu-
sammenarbeit mit MAN Nutzfahrzeuge, Georg Fischer und dem MCL durchgeführt.
Verteilung der Sicherheit im Bauteil für eine
berechnete Porenverteilung
a) gemessene Porenverteilung durch Computertomographie, b) berechnete / simulierte Porenverteilung im Bauteil, c) Pore
als initialer Riss, d) modifiziertes Kitagawa Diagramm nach El Haddad zur Beschreibung der zulässigen Schwingfestigkeit
in Abhängigkeit der Porengröße
b)
a)
c)
d)