Modellierung und Auslegung von keramischen Sinterformbauteilen

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Das Sinterformen ist ein neues Verfahren zur Herstellung hochbeanspruchter keramischer Bauteile, das in den letzten Jahren an der TU Hamburg-Harburg entwickelt wurde. Durch eie Kombination von druckunterstütztem Sintern und superplastischer Verformung wird bei diesem Verfahren eine direkte Formgebung bei hochen Temperaturen erzielt, bei der die Formgenauigkeit eindeutig durch das Werkzeug vorgegeben werden kann( Net Shaping). Durch die Druckunterstützung wird dabei eine vollständige Poren- und Defektliminierung erzielt, so daß die erzeugten Bauteile mechanisch hoch belastbar sind. Dieses Verfahren wird seine Einsatzreife um so schneller erreichen, je besser man die Prozeßschritte modellieren und daraus den Formgebungsprozeß vorausberechnen kann. Zu diesem Zweck sollen numerische Simulationsverfahren für den Umformprozeß entwickelt und exemplarisch anhand von zwei praxisrelevanten Probekörpern angewandt werden (Pumpen-Zahnrad und Hydraulik-Gleitschuh). Im Mittelpunkt steht dabei die Entwicklung von konstitutiven Modellen für das HT-Verformungsverhalten poröser Keramiken bei relativ hochen Umformungsgeschwindigkeiten. Zunächst werden dabei von den Antragstellern entwickelte Sintermodelle sowie das Gurson-Modell genutzt. Darauf aufbauend werden dann Modelle zur Beschreibung der Porenformänderung entwickelt, die für eine hinreichend genaue Modellierung erforderlich sind. Diese werden dann in entsprechende FEM-Programme implementiert und anhand von experimentellen Ergebnissen überprüft. Durch iterative Optimierung soll das System soweit entwickelt werden daß die Formänderung und Porenstruktur beim Sinterformen geschlossen beschrieben werden kann.