Eigenspannungsoptimierung anhand Methoden zur Kopplung der Offline-Generierung von Robotertrajektorien mit Schichtaufbausimulationen

Abteilung Simulation und Werkstoffmechanik

Numerische Simulationen zur Prozessverständnis und Vorhersage der Schichteigenschaften im Rahmen des thermokinetischen Beschichtungsverfahrens gewinnt stetig an Bedeutung.

Aufgrund der physikalisch-chemischen und steuerungstechnischen Komplexität thermokinetischer Beschichtungsverfahren und des außerordentlichen meßtechnischen Aufwands in der online-Diagnostik gewinnt die Modellbildung und numerische Simulation im Bereich moderner Oberflächentechnik stetig an Bedeutung. Das Ziel besteht heute darin, nicht nur den Beschichtungsprozess an sich sondern vor allem die resultierenden Schichteigenschaften aus einem solchen Modell zu extrahieren. Nicht der Prozess allein sondern die funktionalen Produkteigenschaften stehen deshalb im Mittelpunkt des Interesses der Fertigungstechniker und Produktentwickler.

Für die Funktionstüchtigkeit eines Schichtverbundes im Einsatz ist es aber von immenser Bedeutung, dass diese Eigenspannungen kritische Werte nicht überschreiten und unter mechanischen Lastspannungen in der Anwendung letztlich kein Schichtversagen eintritt. Unterschiedliche Modellierungsprinzipien werden getrennt implementiert, um die Simulation des Schichtaufbaus und der gesamten Kette der damit einhergehenden Entstehung von Eigenspannungen zu ermöglichen. Das Endergebnis ist ein strukturiertes Schichtmodell, das eine zeit- und ortsabhängige Visualisierung und Quantifizierung der Temperaturverteilung und der Eigenspannungsentwicklung ermöglicht, in Abhängigkeit von gegebenen Robotertrajektorien, verwendeten Beschichtungsparametern und Schicht und Substratmaterialeigenschaften.

Coating and substrate temperature pro les after deposition of three parallel coating lines, each with different spraying parameters. Demonstration shows how the amount of deposited material and the temperature profiles are affected based on utilizing different coating parameters

Publikationen

P 872: Elhoriny, M.; Wenzelburger, M.; Killinger, A.; Gadow, R.: Finite Element Simulation of  Residual Stress Development in Thermally Sprayed Coatings. In: Journal of Thermal Spray Technology, pp. 1–10. DOI: 10.1007/s11666-017-0538-5 P 872: Elhoriny, M.; Wenzelburger, M.; Killinger, A.; Gadow, R.: Finite Element Simulation of  Residual Stress Development in Thermally Sprayed Coatings. In: Journal of Thermal Spray Technology, pp. 1–10. DOI: 10.1007/s11666-017-0538-5

Ihr Ansprechpartner

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Venancio Martínez García

Dr.–Ing.

wissenschaftlicher Mitarbeiter

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