Simulation der Ausbildung von Fügezoneneffekten beim elektromagnetischen Schweißen

Kennziffer IWU_ARB_210

Das Fraunhofer IWU beschäftigt sich im wissenschaftlich-industriellen Forschungsbereich der Fügetechnik beständig mit einer weiteren Verbesserung der Vorhersagegenauigkeit der Simulation des Elektromagnetischen Schweißprozesses (EMW) für metallische Werkstoffe. Bei diesem Verfahren werden die Fügepartner auf Geschwindigkeiten von bis zu 500m/s beschleunigt, wodurch sich bei der Kollision der Fügepartner, durch den entstehenden hohen Druck, eine Schweißverbindung auf atomarer Ebene ausbildet. Im Bereich der Fügezone entsteht dabei unter bestimmten technologischen Voraussetzungen ein charakteristisches Wellenmuster durch plastische Deformation der Oberflächen im mikroskopischen Bereich. Als Grund für diese Wellenausbildung wird eine Kelvin-Helmholtz-Instabilität in Kombination mit einem Material-Jet, ausgelöst durch Spannungswellenausbreitung in den Bauteilen und Impact, angenommen.

Die Arbeit umfasst:
Ziel der Arbeit ist es, ein Simulationsmodell für die Ausbildung dieses Fügezoneneffektes, zu erstellen und die den Oberflächenwellen in der Fügezone zugrunde liegende Mechanik nachzuweisen. Im Zusammenhang stehende Fragestellungen, z.B. hinsichtlich eines geeigneten Materialmodells, sollen ebenfalls erarbeitet werden. In Voruntersuchungen zeigte sich, dass eine Berechnung mit der SPH-Methode (Smoothed Particle Hydrodynamics) hierfür gut geeignet erscheint. Der entscheidende Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass keine Netzgenerierung mit den damit verbundenen Problemen (zum Beispiel Netzverzerrung) auftreten und somit auch große Deformationen abgebildet werden können.

Folgende konkrete Teilaufgaben umfasst die Arbeit:

• Einarbeitung in die Technologie des Elektromagnetischen Schweißens (nur grundlegendes Prozessverständnis)
• Einarbeitung in SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), um Verständnis für das Verfahren und für relevante Parameter zu erhalten
• Aufbau eines SPH-Modells in LS-DYNA zur Nachrechnung von durchgeführten elektromagnetischen Schweißversuchen mit Abbildung des Fügezoneneffektes
• Theoretisch-simulativer Nachweis der Fügezonenwellenbildungs-Mechanik

  
Ausgehend von bereits gewonnenen experimentellen Ergebnissen, welche die Randbedingungen und die Geometrie für das Modell bereitstellen, sollen Berechnungen durchgeführt werden.



Was Sie mitbringen
Weitgehende Kenntnisse im Bereich FEM und Materialmodellierung, sowie das dazugehörige theoretische Basiswissen sind erforderlich. Selbstständiges Arbeiten wird vorausgesetzt.
Was Sie erwarten können
Arbeiten in einem jungen Umfeld an einem interessanten Thema. Wir bieten eine umfangreiche Betreuung

Die Vergütung richtet sich nach der Gesamtbetriebsvereinbarung zur Beschäftigung der Hilfskräfte.

Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Unsere Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Wir sind kreativ, wir gestalten Technik, wir entwerfen Produkte, wir verbessern Verfahren, wir eröffnen neue Wege.

Fragen zur Position beantwortet gern:
Herr Scheffler, Christian
+49 371 5397-1228

Bewerben Sie sich bitte mit den üblichen Unterlagen (individuelles Bewerbungsschreiben, Lebenslauf, Notenübersicht, Zeugnisse und Arbeitszeugnisse) online.

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik
Chemnitz

http://www.iwu.fraunhofer.de

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