Manufacturing and Load optimized Cast Components

Einleitung und Motivation zur Nutzung von Gussbauteilen, Beispiele für den Einsatz von Gusswerkstoffen und –bauteilen. Übersicht über die wichtigsten Gusswerkstoffe und deren quasi-statische und zyklische Eigenschaften, Übersicht über die Formverfahren, Formstoffe und Schlichten sowie deren Bedeutung für die Herstellung von ungänzenfreien Gussbauteilen, Einsatzzwecke und –grenzen von Gusswerkstoffen. Betriebsfestigkeit von gegossenen Werkstoffen und Komponenten; quasi-statische und zyklische Festigkeitskennwerte, zyklische Charakterisierung von Gusswerkstoffen für die spätere Bauteilbemessung, Lastanalyse von Betriebs- und Sonderlasten etwa für die Windenergie, Größeneinflüsse bei Gussbauteilen und Möglichkeiten der Lebensdauerabschätzung großer Gussstücke. Typische Werkstoffungänzen im Guss und deren Abschätzung mit Hilfe der Erstarrungssimulation, Einführung in die Normung zur Beurteilung von Ungänzen (ASTM- und BDG-Normen). Gestaltung und Konstruktion urgeformter Bauteile, Normen und Richtlinien (z.B. BDG K200), Berücksichtigung von Leichtbauaspekten durch gezielten Einsatz der Simulation, Praxisbeispiele. Betriebsfeste Gestaltung gegossener Bauteile, Herausforderungen und Lösungen für die Lebensdauerbeurteilung beim Auftreten von Werkstoffungänzen durch die Vernetzung von zerstörungsfreier Prüfung, Erstarrungssimulation und Betriebsfestigkeit, neue Werkstoffe und Legierungskonzepte im Hinblick auf die zyklische Beanspruchbarkeit (z.B. ADI). Virtuell basierte Auslegungsmethoden, Grundlagen der Prozess- und Erstarrungssimulation, Abschätzung der lokalen Gefügeausbildung mit Hilfe der Erstarrungssimulation, „Gießerei 4.0“. Nachdem die Studierenden die Lerneinheit erfolgreich abgeschlossen haben, sollten sie in der Lage sein: Die unterschiedlichen Gusswerkstoffe unter Berücksichtigung von deren Charakteristik ihren Einsatzzwecken in Bauteilen auszuwählen. Die lebensdauerbestimmenden Kenngrößen für Gussbauteile (Beanspruchung, Werkstoffkenngrößen, Größeneinfluss, Ungänzen) zu erläutern. Die konstruktiven Rahmenbedingungen für leichtbau- und beanspruchungsoptimierte Gussbauteile unter Berücksichtigung des Fertigungsverfahren sowie einsetzbarer Simulationsmethoden zu erläutern. Eine Entscheidung darüber zu treffen, wie ein Gussbauteil bei unterschiedlichen Wanddicken, Größeneinflüssen sowie lokalen Ungänzen unter Einsatz geeigneter Simulationswerkzeuge und zerstörungsfreier Prüfverfahren richtig zu beurteilen ist.