Die verschiedenen CAE Technologien von CAD bis zur Lebensdauerberechnung sind heute aus den Entwicklungsprozessen für Automobilgussteile, insbesondere aus dem Antriebsstrang, nicht mehr wegzudenken. Vielfach nachgewiesen ist die substantielle Verringerung an Entwicklungszeit, Kosten und Risiken durch einen steigenden Integrationsgrad zwischen den verschiedenen CAE Werkzeugen. Neben diesen wirtschaftlichen Effekten sind technische Effekte klar auszumachen: Filigrane Gussbauteile, die hohe Anforderungen an mechanische Belastbarkeit erfüllen, wurden konstruiert. Mit zunehmend anspruchsvollem Design steigt allerdings das Risiko des Versagens des Bauteiles im Lebensdauertest oder im Feld, verursacht durch falsche Simulationsergebnisse. Diese Tatsache ist ebenfalls bekannt und verursacht durch den mangelnden Fokus auf die Einflüsse der Fertigungsverfahren innerhalb der Entwicklungsprozesskette. Dieser Beitrag soll erklären helfen, wie fertigungsspezifische Eigenspannungen oder inhomogene Bauteileigenschaften mit Hilfe der Gießsimulation ermittelt und mit den CAE Werkzeugen der Entwicklungsprozesskette integriert werden können. Als Beispiel dient zum einen ein FORD V6 Gusseisen-Motorblock. Durch Gießsimulation, also der Berechnung der Vorgänge bei der Gussteilerstarrung und der Abkühlung, wurde die Verteilung der verschiedenen Gefügeanteile sowie die sich daraus ergebenden, inhomogen verteilten mechanischen Eigenschaften des Gussteiles ermittelt und für eine weitere Verwendung in der FE-Analyse vorbereitet. Ebenso wurden die auf Grund der 'thermischen Geschichte des Gussteiles entstehenden Eigenspannungen berechnet und auf ein FE-Netz übertragen, um die Spannungsumlagerung bei der Bearbeitung zu ermitteln. In einem zweiten Beispiel, einer Aluminium Radaufhängung, wurde der Dendritenarmabstand durch die Gießsimulation ermittelt. Die inhomogene Verteilung des Dendritenarmabstandes wurde dann für eine Lebensdauerberechnung als verbesserte Randbedingung eingesetzt.
Berechnung lokaler Bauteileigenschaften gegossener Motoren- und Fahrwerksteile
2004
9 Seiten, 12 Bilder
Conference paper
English
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