DNAguss - Durchgängige numerische Auslegung von Gussbauteilen entlang der Prozesskette, Teilvorhaben: Durchgängiger Informationsfluss entlang der Prozesskette

Das übergeordnete Ziel des Projektes "Durchgängige numerische Auslegung von Gussbauteilen entlang der Prozesskette" (kurz DNAguss) ist die Verknüpfung einzelner Disziplinen in der Entwicklung von Gussbauteilen zu einer durchgängigen numerischen Prozesskette. Dies ermöglicht eine effiziente und kostengünstige Entwicklung von höchst leistungsfähigen Gussbauteilen für die Windenergiebranche, den Großmaschinenbau sowie kleineren, in Serienfertigung hergestellten Gussbauteilen.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des 7. Energieforschungsprogrammes gefördert. An dem Projekt unter Leitung des Fraunhofer-Institutes für Betriebsfestigkeit LBF arbeiten neben dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS verschiedene Softwareanbieter mit. Die Aufgabe der Hochschule Ansbach besteht darin, die einzelnen Softwaredisziplinen in einer numerischen Prozesskette zu verknüpfen.

Der Informationsfluss in der Prozesskette im Projekt beginnt mit der Erstellung einer 3-D-CAD-Zeichnung des Bauteils. Danach wird das Modell zur Weiterentwicklung in die CAE-Werkzeuge – die Gießprozesssimulation und die Strukturanalyse – übertragen. Mithilfe des Gießprozesssimulationstools werden die Formfüllung und der Erstarrungsprozess numerisch untersucht. Die lokalen Dichten und Eigenspannungen werden von der Strukturanalyse als Eingangsparameter benötigt.  Diese führt unter Berücksichtigung von Betriebslasten  Berechnungen durch, um mögliche Verformungen am Bauteil unter Belastung festzustellen, und trägt durch Topologieoptimierung in der Prozesskette dazu bei, den Materialverbrauch zu minimieren.

Ein ganz neues Element der Prozesskette ist die in dem Projekt DNAguss entwickelte Simulation zur zerstörungsfreien Prüfung (ZfP), mit der die Anwendbarkeit zerstörungsfreier Prüfmethoden für ein Bauteil, auf Regionen bezogen, beurteilt werden. Die Lebensdaueranalyse als abschließendes  Glied der FEM-Welt importiert das Netz und die Spannungsverteilung aus der Strukturanalyse, um die lokalen Schadensummen und Sicherheitsfaktoren auszurechnen. Ein letztes konzeptionelles Element der virtuellen Prozesskette in der Gussindustrie umfasst die Materialsimulation, die temperaturabhängige Materialeigenschaften ermittelt und die Ergebnisse in einer Datenbank speichert.

Für den Austausch der einzelnen Simulationstools und zur Schaffung von Rückkopplungsmechanismen in die Prozesskette wurden Schnittstellen implementiert auf der Grundlage der Erweiterten Backus-Naur Form (EBNF). Dazu wurden im ersten Schritt formale Beschreibungen für Dateiformate fehlender Schnittstellen mit Hilfe der EBNF geschrieben, wodurch eine Überprüfung  einer Eingangsdatei im Akzeptorgenerator auf Beschädigung ermöglicht wird, und im zweiten Schritt wurde der Akzeptorgenerator um eine weitere Funktionalität, die Konvertierung eines Dateiformats im Transduktor, erweitert. Akzeptor- und Transduktorgenerator werden im Softwarepaket MATLAB realisiert.

Links: 

DNAguss – Energie Campus Nürnberg (encn.de)