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Vortrag (20 Min. Vortrag, 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Bausteine für die Digitalisierung in der Entwicklung von Hochleistungskeramiken

Donnerstag (19.09.2019)
14:30 - 15:00 Uhr Tammann

Eine vernetzte und skalenübergreifende Vorgehensweise unter dem Schlagwort „Integrated Computational Materials Engineering“ (ICME), die verschiedene computer-basierte Methoden kombiniert, ist bei der Entwicklung neuer metallischer Werkstoffe und Legierungen bereits weit verbreitet. Im Bereich der Keramikentwicklung wird dieser Ansatz dagegen noch kaum genutzt, nicht zuletzt aufgrund des vergleichsweise kleineren Marktvolumens und der in Folge davon ebenfalls geringeren Entwicklungsbudgets. Es stehen jedoch inzwischen genügend experimentelle und numerische Verfahren zur Verfügung, um auch die Entwicklung neuer Keramiken durch Vernetzung und Digitalisierung schneller und effizienter zu gestalten.

In diesem Beitrag werden das Konzept und die heute verfügbaren Bausteine eines ICCE (Integrated Computational Ceramics Engineering) vorgestellt. Dazu gehören Datenbanken zur Materialauswahl oder für die Prüfung der thermodynamischen Stabilität von Materialkombinationen unter Einsatzbedingungen ebenso wie verschiedene numerische Simulationsverfahren und Methoden zur Datenanalyse und Prozesskontrolle. Im speziellen werden Beispiele für die im Konzept zentralen Verknüpfungen zwischen Herstellprozess und Mikrostruktur, zwischen Struktur und Materialeigenschaften, sowie zwischen Eigenschaften und Einsatzverhalten diskutiert. Beispielhaft werden dazu zum einen Mikrostruktur-Eigenschafts-Simulationen zum Design keramischer Werkstoffe diskutiert. Zum anderen werden Modellierungen zur Sinterkinetik und deren Auswirkung auf die zu erwartenden Materialeigenschaften und die Sinterverformung von Bauteilen vorgestellt. Als Beispiel für den dritten Link, die Verknüpfung zwischen Eigenschaften und Einsatzverhalten, wird eine Bewertung von experimentell vermessenen Defekten im Gefüge mit Hilfe der FE-Analyse gezeigt.

 

Sprecher/Referent:
Dr. Gerhard Seifert
Fraunhofer ISC - Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Friedrich Raether
    Fraunhofer ISC - Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL
  • Heiko Ziebold
    Fraunhofer ISC - Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL