Simulation der Mikrostrukturentwicklung im PBF-LB/M, Beitrag 7, Bastien Dietemann, Fraunhofer IWM
Teil 7: Simulation der Mikrostrukturentwicklung im PBF-LB/M
Dr. Bastien Dietemann, Fraunhofer IWM
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Die Entwicklung der Mikrostruktur hängt von der Temperaturhistorie ab, die das Bauteil während der Lasereinwirkung erfahren hat.
Doch, wie genau sieht das aus?
In Bereichen mit hohen Temperaturen bleibt die Schmelze flüssig.
Über die Zeit verteilt sich die Wärme jedoch im Bauteil.
Sobald die Temperatur dabei unter einen bestimmten Wert fällt – die sog. Liquidustemperatur – beginnen aus der Schmelze kleine Körner zu wachsen.
Die Kinetik und die Richtung, mit der die Körner wachsen hängt dabei von dem lokalen Temperaturfeld ab.
Die Körner wachsen solange es die Temperatur ermöglicht, oder bis sie auf andere Körner treffen, die als natürliche Barrieren wirken.
Die Gesamtheit aller Körner mit ihrer Größe und Form verstehen wir als die Mikrostruktur.
Die Simulationsmethode, die wir für diesen Zweck verwenden, ist ein zellulärer Automat, der in unserer Software SimPARTIX implementiert ist. In dieser Methode wird ein Gitternetz über das Material gelegt und auf diesem Netz befindet sich die Information bezüglich der Temperatur. Das Kornwachstum selbst wird dann über analytische Gleichungen berechnet.
Das Ergebnis dieser Simulation ist dann die finale Kornstruktur. Das Ergebnis könnte zum Beispiel so aussehen.