Simulation von Prozessfolgen mit der Diskrete-Elemente-Methode

Finite-Elemente basierte Methoden sind gut geeignet, um Herstellungsprozesse von Bauteilen auch mit komplexen Formen zu modellieren. In der Zwischenzeit wurden die Simulationsmöglichkeiten durch die Anwendung der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) auf pulvertechnologische Prozessschritte erweitert. Sie eignet sich auch für Prozessschritte, die der Finite-Elemente-Methode kaum zugänglich sind, z.B. das Füllen der Matrize. Bei anderen Prozessschritten, wie z.B. beim Sintern, kommen beide Methoden in Frage. Die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) ist ein numerisches Simulationsverfahren, das ursprüngliche für die Gesteinsmechanik entwickelt wurde. Das zu simulierende Medium wird in Form von einzelnen, diskreten Partikeln beschrieben. Alle Teilchen bewegen sich gemäß den Newtonschen Gesetzen der Mechanik, wobei die Kräfte zwischen den Teilchen entsprechend dem zu modellierenden Prozess formuliert werden, z.B. für Schütten, Foliengießen oder Sintern. Die Diskrete-Elemente-Methode (DEM) wurde auf verschiedene pulvertechnologische Prozessschritte, insbesondere das Füllen der Matrize, das Foliengießen und das Sintern, angewandt. Die DEM ist äußerst flexibel, und die Möglichkeiten sind durch die hier dargestellten Arbeiten bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Die Methode eignet sich gut für die Prozesskettensimulation. Durch die Wahl der Wechselwirkungskräfte zwischen den Teilchen lässt sich das Materialverhalten in den verschiedenen Prozessschritten nachbilden und an reale Pulver anpassen. Zur Zeit fehlt es jedoch in vielen Fällen noch an Experimenten, um die Modelle zu überprüfen und ihre Parameter zu bestimmen.