Im gerade abgeschlossenen Forschungsprojekt "DNAguss: durchgängige numerische Auslegung entlang der Prozesskette von Gussbauteilen" wurden eine verbesserte Strukturgestaltung, eine Gewichtsreduzierung um 34 Prozent und Einsparungen bei den Herstellungskosten bei gleichzeitiger Sicherstellung der Betriebsfestigkeit demonstriert.
"Die Projektergebnisse zeigen, dass durch die Verkettung fortschrittlicher Softwaretools die Konstruktion von Gussbauteilen revolutioniert werden kann", berichtet Felix Reissner, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fraunhofer LBF und Projektleiter von DNAguss.
Am Anfang der Softwarekette steht die Situationsanalyse. Diese dient als Grundlage für die Erstellung des CAD-Modells mittels Topologieoptimierung (z. B. mit dem Finite-Elemente-Programm Permas). Alternativ ist auch eine manuelle Konstruktion oder die Verwendung eines bereits konstruierten Bauteils möglich.
In der anschließenden Gießprozesssimulation in Magmasoft wird auch die lokale Gefüge-Zusammensetzung berechnet, die später in der Softwarekette zur Anwendung kommen kann. Die nächsten Schritte sind die Formoptimierung und die Lebensdauerberechnung. Der Parameter Betriebsfestigkeit kann mithilfe der Software FEMFAT in die Formoptimierungsschleife integriert werden und steht dann als Werkzeug für die Lebensdauerberechnung zur Verfügung.
Im Verlauf des Projekts wurden vom Fraunhofer LBF und der Hochschule Ansbach Korrelationsgleichungen zur gezielten Gewichtsoptimierung entwickelt. Die Betriebsfestigkeit wird dabei sichergestellt.
Eine lokale Materialdefinition ist vor allem bei Bauteilen mit variierenden Gefüge-Zusammensetzungen sinnvoll, wie sie bei Bauteilen mit unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten vorkommen.
Das Projekt wurde durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Die weiteren Partner sind das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, die Hochschule für angewandte Wissenschaften Ansbach, Matplus GmbH, Magma Gießereitechnologie GmbH, Intes GmbH, HegerGuss GmbH, Meuselwitz Guss Eisengießerei GmbH, BMB Gesellschaft für Materialprüfung mbH, Magna Engineering Center Steyr GmbH & Co. KG.
