Projektbeschreibung

Die Prozesskette Pulverpressen, Sintern und Sinterschmieden ermöglicht die pulvermetallurgische Herstellung von komplexen Bauteilen mit ausgezeichneten mikrostrukturellen Eigenschaften unter hoher Werkstoffausnutzung und Präzision. Die Teilprozesse unterliegen hierbei stochastischen Unsicherheiten der Prozessparameter. In verketteten Prozessen pflanzen sich diese Unsicherheiten fort. Insbesondere die stochastische Natur des pulverförmigen Ausgangsmaterials führt zu vielfältigen Wechselwirkungen und Schwankungen in den nachfolgenden Prozessschritten. So können beim Pulverpressen gebildete Dichtegradienten im Halbzeug zu Verzügen in den sintergeschmiedeten Bauteilen führen. Der Fokus bisheriger Modellierungsansätze liegt in der Regel auf einer isolierten Prozessbeschreibung ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungen. Ziel des Vorhabens ist daher die prozessübergreifende Modellierung der Prozesskette unter Berücksichtigung der auftretenden Unsicherheiten sowie deren Interaktion und Propagation. Einen der Schwerpunkte des Vorhabens bildet die in-situ Bauteilüberwachung zur Rekonstruktion von Geometrie und Oberflächentemperatur im Sinterprozess, um Daten zur Modellierung von Unsicherheitspropagationen zu sammeln und softsensorisch Kerntemperatur und Dichteverteilung während des Sintervorganges zu prädizieren. Da die Teilprozesse messtechnisch schwer zu erfassen sind, erfolgt die Unsicherheitsquantifizierung mittels schnellrechnender Metamodelle, welche über FE-Simulationen trainiert werden. Für eine finale Analyse der Unsicherheitsentwicklung werden die Modelle der Teilprozesse verknüpft und die Entwicklung der Unsicherheit entlang der Prozesskette quantifiziert. Abschließend erfolgt die Validierung anhand der experimentellen Prozesskette. Die entwickelten Modelle bilden die Grundlage für eine inverse Optimierung der Prozesskette. So kann perspektivisch durch Anpassung der Prozessparameter die Gesamtrobustheit gesteigert oder die eingebrachte Energie minimiert werden.

Prozesskette