Mesoscopic model to simulate size effects in microforming

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Bei einer geometrischen Skalierung eines Umformprozesses können in der Regel das Gefüge (Korngröße- und Verteilung) und die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks nicht mitskaliert werden. Die größeninvariante Oberfläche wirkt sich im wesentlichen auf die Reibung aus, während das steigende Verhältnis von Korngröße zu Probenabmessung das Werkstoffverhalten und damit auch die Prozeßkräfte und u. U. die Endgeometrie des Werkstücks beeinflußt. Zudem ist eine starke Zunahme der Streuungen im Mikrobereich zu beobachten. Der mesoskopische Ansazt der Modellierung des Gefüges mit der FEM soll es ermöglichen, die Streubreite der Prozeßgrößen und Werkstückeigenschaften in Abhängigkeit von der Korngröße und deren Verteilung zu ermitteln. Durch das Einbeziehen des Gefüges können Größeneinflüsse berücksichtigt werden, die sich aus dem Verhältnis von Korngröße zur Probenabmessung und dem resultierenden Werkstoffverhalten ergeben, welches ab einem Grenzwert nicht mehr als polykristallin betrachtet werden kann. Die Ermittlung dieses Grenzwertes, die geeignete Modellierung des Gefüges, die Abschätzung der oben erwähnten Streubereiche und das Ableiten von Richtlinien zur Werkstoffauswahl und zur Auslegung von in den Mikrobereich skalierten Prozessen sind wesentliche Ziele des beantragten Forschungsvorhabens.