Bauteile

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Bauteildesign

Am Fraunhofer-Zentrum HTL werden Bauteile aus Keramiken, Metallen oder Verbundwerkstoffen mittels Computersimulationen ausgelegt. Zur Spannungs- und Verformungsberechnung für das Bauteildesign sind bei uns kommerziell verfügbare Programme wie z.B. ANSYS und COMSOL vorhanden. Wir erarbeiten spannungsarme Konstruktionen durch die Simulation von mechanischen und thermischen Lastfällen und schlagen Ihnen ein Bauteildesign für Prototypen vor. Bei der Bauteilauslegung werden die Richtlinien zur keramikgerechten Konstruktion eingehalten. Außerdem werden bei Bedarf Designkriterien für den 3D-Druck berücksichtigt.

Die Simulation des Einsatzverhaltens umfasst Belastungen durch statische Temperaturgradienten oder Thermoschock bzw. Temperaturwechsel sowie alle Arten von mechanischen Lasten und Kombinationen aus thermischen und mechanischen Lastfällen. Dabei können auch die Materialermüdung berücksichtigt und Lebensdauerprognosen entwickelt werden. Die benötigten Materialdaten werden, falls noch nicht bekannt, durch mechanische (vgl. Werkstoffprüfung) und thermische (vgl. ThermoOptische Messverfahren) Charakterisierungsmethoden bestimmt. Bei der Bauteilauslegung können auch anisotrope Materialeigenschaften berücksichtigt werden, wie sie in faserverstärkten Kompositen häufig auftreten. Mittels der Computersimulation werden Schwachpunkte erkannt und eine für den spezifischen Bauteileinsatz optimale Geometrie identifiziert.

Beim Einsatz von Hybridbauweisen können keramische Bauteile mit metallischen Komponenten kombiniert werden. Hierbei wird mit Hilfe von FE-Modellierungen das unterschiedlich starke Ausdehnungsverhalten bei hohen Temperaturen berücksichtigt. Mittels Computertomographie können bereits vorhandene Bauteile exakt vermessen und diese Daten für die Berechnung und Neukonstruktion verwendet werden.

Leistungsangebot:

  • FE-Modellierung des Einsatzverhaltens bei thermischen und mechanischen Lasten
  • Auslegung von metallischen und keramischen Bauteilen
  • Keramikgerechte Bauteilgestaltung
  • Strukturdesign von CMC-Bauteilen
  • Auslegung von Bauteilen für den 3D-Druck
  • Konstruktion von Fertigungshilfsmitteln für die Bauteilherstellung
  • Erstellung von Lebensdauerprognosen
  • Erstellung von Studien, Konstruktion von Prototypen