Teilprojekt 3 – Massiv parallele Simulation des Schmelzbadbereichs und der Erstarrungskornstruktur beim Laserstrahlschweißen

Motivation

Laserstrahlschweißen ist ein wichtiges Fertigungsverfahren für moderne Werkstoffe. Die physikalischen Vorgänge im Schmelzbad und in der Dampfkapillare sind jedoch äußerst komplex und bislang nicht vollständig verstanden. Dadurch ist es schwierig, den Schweißprozess und die daraus entstehenden Werkstoffeigenschaften zuverlässig vorherzusagen. Ziel des Projekts ist es, diese Prozesse mithilfe moderner Simulationen besser zu verstehen und so experimentelle Untersuchungen gezielt zu ergänzen.

Ziele

Im Projekt werden numerische Modelle entwickelt, die die Schmelzbaddynamik, die Dampfkapillare und den Erstarrungsprozess beim Laserstrahlschweißen realitätsnah abbilden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Vorhersage der Erstarrungsbedingungen und der entstehenden Kornstruktur, da diese maßgeblich die späteren Materialeigenschaften beeinflussen. Die Simulationen sollen ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Prozesse ermöglichen und eine verlässliche Grundlage für die Bewertung unterschiedlicher Schweißparameter schaffen. Sie liefern damit wichtige Informationen für die Bewertung der Erstarrungsrissanfälligkeit.

 

Vorgehensweise

Die physikalischen Prozesse des Laserstrahlschweißens werden mit hochauflösenden numerischen Simulationen auf modernen Hochleistungsrechnern nachgebildet. Dabei werden Modelle für Strömung, Wärmeübertragung, Dampfkapillare und Erstarrung miteinander gekoppelt und kontinuierlich mit experimentellen Messdaten verglichen. Durch diese enge Verzahnung von Simulation und Experiment entstehen realitätsnahe Modelle, die ein tieferes Verständnis des Schweißprozesses ermöglichen und zuverlässige Vorhersagen der Erstarrungsbedingungen liefern.

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Teilprojektbearbeitung