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News: Per Computer zum optimalen Pulverbauteil

Pulver ist der Ausgangsstoff vieler Produkte - seien sie aus Keramik, Kunststoff oder Metall. Um das fertige Bauteil zu erhalten, muß das Pulver gepreßt und gesintert werden. Dabei verziehen sich die Teile häufig oder bekommen Risse. Mit einem numerischen Simulationsprogramm vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM lassen sich nun auch komplexe Geometrien problemlos pulvertechnologisch herstellen.
Mit Hilfe des virtuellen Produktionsprozesses erkennen die Ingenieure am IWM schnell und unkompliziert Dichteunterschiede oder Fehlerstellen. Auf diese Weise können sie sowohl den Preß- und Sintervorgang als auch die benötigten Werkzeuge optimieren. Aufwendige Experimente nach der Versuch-und-Irrtum-Methode sind überflüssig, die Entwicklungszeiten für neue Bauteile sinken, die Qualität der fertigen Produkte steigt, und auf teures Nachschleifen kann meist verzichtet werden.

Grundlage des Programms sind unzählige Daten über die unterschiedlichen Fertigungsverfahren und das Werkstoffverhalten. Mit diesen Informationen kann der Computer den kompletten Herstellungsablauf simulieren – ohne Versuchslabor und Produktionsanlage. Die Rechenmodelle aus dem IWM wurden in kommerzielle Finite-Elemente-Programme integriert, so daß die Ingenieure auf dem Bildschirm Eigenspannungen, verzug- oder rißgefährdete Stellen erkennen und den Fertigungsprozeß optimieren können.

"Wir haben das Verfahren schon für die unterschiedlichsten Bauteile aus Metall oder Keramik, beispielsweise Gleitringdichtungen oder Wendeschneidplatten, eingesetzt", berichtet Dr. Hermann Riedel aus dem IWM. "Die Simulation zeigt schneller und billiger als der Werkzeugbau die optimale Lösung." Beispiel Gleitringe: Bislang müssen diese Bauteile in einer einfachen Vorform gepreßt und anschließend auf die Endform bearbeitet werden.

Um die großen Stückzahlen schneller fertigen zu können, versuchte der Hersteller in mehreren Testreihen den Fertigungsprozeß auf einen Arbeitsschritt zu verkürzen – ergebnislos. Mit der Finite-Elemente-Simulation kann nun ein Preßplan und das geeignete Werkzeug für die Produktion optimaler Bauteile entwickelt werden.

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