Inverse modelling by means of multi scale observations for reconstruction of process parameters during laser beam welding and laser beam remelting in the system AL-Mg-Si

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Bei der Bearbeitung der für Leichtbau typischen Legierung Al-Mg-Si mittels Laserstrahl entstehen infolge der hohen Aufheizraten 104 K/s und darauffolgender schneller Erstarrung kurzzeitspezifische Gefüge und Eigenschaften in Abhängigkeit von den Prozeßparametern. Die hohen Abkkühlraten führen zu Mikrostrukturen, deren klassisch analytische Beschreibung aufgrund der Ferne vom thermodynamischen Gleichgewicht problematisch ist. Im Projekt werden daher Methoden der direkten Simulation von Mikrostrukturbildung und Kornwachstum eingesetzt. Die Rekonstruktion der Prozeßvariablen aus der Charakterisierung einer Umschmelzspur (inverses Problem) wird durch kombinierte Betrachtung der Makro-, Meso- und Mikroskala untersucht.Neben Referenzexperimenten liegt im ersten Jahr der Schwerpunkt bei Gefügesimulation und ihrer Kopplung an eine analytische Wärmebilanz für das inverse Modellieren. Im zweiten Jahr werden die prozeßgeeigneten Varianten der Inversen Modellierung bestimmt. Die Ergebnisse werden verfeinert, indem die analytische durch die numerische Wärmeberechnung ergänzt wird. Eine erfolgreiche Bearbeitung des beantragten Projektes (Rekonstruktion der Wärmequellen) kann für eine Bewertung laufender und zukünftiger Forschungsaktivitäten im Bereich der Kurzzeitmetallurgie benutzt werden.