Jenseits klassischer Werkstoffkataloge – Neue Werkzeuge zur Beschleunigung in der Produkt- und Verfahrensentwicklung

Nachdem in den letzten Jahren die Optimierungspotenziale durch Einführung hochentwickelter geometrie-optimierender Werkzeuge (CAE, CAD) fast erschöpft sind, rückt die praktische Werkstofftechnologie in den Mittelpunkt des Interesses: Einfache Werkstoffbezeichnungen und Werkstoffdaten aus Normen reichen nicht aus, um Produkte und Prozessketten zu optimieren.

Die Praxis zeigt, dass Werkstoffe derselben Werkstoffnummer nicht immer die gleichen Eigenschaften vorweisen. Maßgeblich verantwortlich hierfür sind die zulässigen Analysenspannen. Für eine prozesssichere Produktion müssen die chemischen Zusammensetzungen auf den jeweiligen Prozess angepasst und eingeschränkt werden. Alternativ muss die Prozesskette an den Werkstoff angepasst werden, um stabile Eigenschaften zu erreichen. Bei metallischen Legierungen fällt der Wärmebehandlung dabei eine Schlüsselrolle zu.

„Mit JMatPro® können die Werkstoffeigenschaften speziell für industrierelevante Legierungen mit einer Vielzahl an Elementen berechnet werden“, sagt Dr. Uwe Diekmann von der MATPLUS GmbH. „Die chemische Zusammensetzung aus einem Werkszeugnis reicht aus, um exakte Daten für die Prozessauslegung zu berechnen“.

JMatPro arbeitet im Hintergrund auf Basis solider wissenschaftlicher Grundlagen (z. B. CalPhaD – Calculation of Phase Diagrams) – dabei ist das System auf einfachste Bedienung und Anwendung auch für Gelegenheitsnutzer optimiert. So können physikalische und mechanische Eigenschaften für alle relevanten Temperaturen sehr einfach ermittelt und teure Versuche eingespart werden. Anhand der berechneten Eigenschaften können etwa die optimalen Härtetemperaturen bestimmt werden.

Mit dem Integrated-Computational-Materials-Engineering-Tool EDA® lassen sich ganze Legierungsbereiche auf Basis von Werkstoffdaten aus JMatPro® auswerten. Beispielsweise kann der Einfluss unterschiedlicher Zusammensetzungen von verschiedenen Werkstoffchargen auf die Prozessstabilität quantitativ bewertet werden.  „So können Duplexstähle zum Beispiel schnell und einfach im Hinblick auf die optimale Lösungsglühtemperatur optimiert werden, wobei gleichzeitig die Ausscheidung unerwünschter Phasen minimiert wird.“

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