Neue Software für ein optimiertes Design von Keramikstrukturen

EU-finanzierte Wissenschaftler entwickelten ein neues Software-Tool, das den Formungsprozess von Keramik vom Rohstoff bis zum Endprodukt simuliert. Das sollte Keramikherstellern ermöglichen, ihre Produktivität zu steigern und die Ausschussraten zu reduzieren.

Digitale Wirtschaft

Trotz des hohen Entwicklungsstands der Keramikbranche in Europa stützt sich die Industrieproduktion immer noch stark auf empirisch ermittelte Prozesse, die oft schlecht verstanden und schwer zu steuern sind. Das wirkt sich nicht nur auf die Produktqualität und Funktionalität aus, sondern steigert auch Energieverbrauch und Abfallproduktion. Die konstitutive Modellierung beschreibt, wie bestimmte Materialien auf äußere Belastungen reagieren und ist eines der am intensivsten erforschten Felder in der Festkörpermechanik, da sie für eine wissensbasierte Lösung von praktischen technischen Problemen wesentlich ist. Wissenschaftler initiierten das Projekt INTERCER2 (Modelling and optimal design of ceramic structures with defects and imperfect interfaces) um die Bildung von keramischen Erzeugnissen aus Pulvern zu beschreiben. Ein Ergebnis des Projekts ist ein zuverlässiges numerisches Simulationswerkzeug für die Gestaltung industrieller Keramikstücke aus Pulvermischungen mit anschließender Kaltverdichtung und Sintern bei erhöhten Temperaturen. Insbesondere ermöglicht das neue Software-Tool die Modellierung von Restspannung und Dehnung, der Dichteverteilung im Inneren des Keramikstücks und des Rückfederungseffekts, der die Form des fertigen Teils beeinflusst. Neben Keramikmodellen entwickelten die Wissenschaftler auch ähnliche Algorithmen für die Modellierung und Analyse von Stein, Beton und Boden, die der Öffentlichkeit online frei zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus wurden viel versprechende Ergebnisse mit keramischen Füllstoffen mit piezoelektrischen Eigenschaften für die Energieernte erzielt. Das neue Werkzeug von INTERCER2 verspricht wichtige Effekte für die Prozessoptimierung in der Keramikherstellung, eine Reduzierung von Energieverbrauch, Produktionskosten und Rohstoffaufwand und gleichzeitig positive Auswirkungen für die Wettbewerbsfähigkeit der Industrie.

Schlüsselbegriffe

Keramikstrukturen, konstitutive Modellierung, INTERCER2, Simulationstool

Modelling and optimal design of ceramic structures with defects and imperfect interfaces

Neue Software für ein optimiertes Design von Keramikstrukturen

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