Schreckgespenst Poren – was haben Poren mit Haien gemeinsam?

Poren

Kennen Sie das? Unter hohem Zeitdruck haben Sie ein Gehäuse aus Aludruckguss ausgelegt, konstruiert und berechnet. Der Termin für den Serienanlauf steht wie in Stein gemeißelt. Das teure Werkzeug ist gebaut und Änderungen an der Geometrie sind nur noch bedingt möglich.

Die ersten gefertigten Gussteile zeigen aber Poren an Stellen, die hoch belastet sind. Die Prozessparameter der Druckgießanlage können zwar noch etwas angepasst werden, die Poren lassen sich jedoch nicht ganz vermeiden.

Um Material und Gewicht zu sparen, ist das Gehäuse möglichst leicht konstruiert worden und zeigt in der FEM-Berechnung eine Auslastung im Grenzbereich. Jetzt kommen noch die Poren hinzu…

Poren in Bauteilen

Bauteil mit Gussfehler (Poren, Lunker) – nicht immer von außen sichtbar




Die Fragen sind: Wie lassen sich Gussfehler wie Poren und Lunker bewerten?
Kann der Festigkeitsnachweis trotzdem noch geführt werden?



Bei Poren ist es wie mit Haifischen, die unbekannte Gefahr lauert dicht unter der Oberfläche, je größer, desto gefährlicher.
Sind sie bereits aufgetaucht, so kann man sie erkennen.

Die Modellierung von Poren in herkömmlichen FEM-Systemen wie ANSYS und ABAQUS ist aufwändig. Man beschränkt sich hier auf wenige, kritische Poren an oder dicht unter der der Oberfläche. Dies ist aber aufwändig und teuer.


Aber gibt es noch andere Werkzeuge, die hilfreich sind, um die Auswirkungen von Poren zu erkennen und zu bewerten?

Lösungen hierzu kommen aus dem Bereich der Bildverarbeitung.

Durch eine Computertomographie -Aufnahme werden die Poren schnittweise vermessen und als Volumenmodell aufbereitet.
Mit netzfreien Lösungsalgorithmen (Immersed Boundary Solver) lassen sich unter Annahme eines rein linearelastischen Verhaltens die Spannungen des realen Bauteils bestimmen und bewerten.
Spannungsverteilung in Gussteil mit Poren

Spannungsverteilung in Gussteil mit Poren



Detailansicht: Spannungen um Poren

Diese Möglichkeiten der Berechnung sind neu und werden aktuell noch viel zu wenig genutzt!

Abgeleitete Vernetzungen für herkömmliche FEM-Programme anhand von CT-Aufnahmen sind noch Zukunftsmusik, bieten aber über kurz oder lang die Möglichkeit, auch alle nichtlinearen Effekte mit einzubeziehen.



Haben Sie Interesse daran, die Verfahren an eigenen Bauteilen zu testen?
Schicken Sie mir eine Mail an info@merkle-partner.de mit dem Betreff „Poren“. Wir setzen uns dann schnellstmöglich mit Ihnen in Verbindung.
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