Virtual Material Design
Virtual Material Design (VMD)
Ein interessanter neuartiger Ansatz wird derzeit von TinniT bei der Entwicklung poröser oder sandwichartiger Materialien verfolgt. Das zu entwicklende Material wird vollständig virtuell, also am Computer entworfen. Dabei werden z.B. zellulare Strukturen mittels eines Füllalgorithmus (Software PACE3D des KIT/IAM) erstellt. Die Strukturen können hierbei hinsichtlich ihrer Ausrichtung, der räumlichen Lage und geometrischer Dimension auf die Anforderungen an das zu erstellende Material angepasst werden.
Die Charakterisierung des Materials erfolgt in einem zweiten Schritt mittels numerischer Analysen. So kann z.B. die Festigkeit des Materials oder das Wärmeübertragungsverhalten direkt nach dem Entwurf rechnerisch überprüft werden. Sind die Anforderungen an das Material erfüllt, so kann der Strukturbereich des zellularen Materials in Form einer STL-Datei exportiert und für den 3D-Plot aufbereitet werden. Gängige 3D-Plotter sind in der Lage die virtuelle Geometrie des Materialdesigns in 3D auszudrucken.
In Kooperation mit der Fa. Celltec aus Dresden kann diese aus Kunststoff generierte Struktur mittels eines Platzhalterverfahrens in beliebige Materialien (Nickel, Stahl, Aluminium etc.) abgegossen und somit das Material völlig individuell hergestellt werden. Durch dieses Verfahren des Virtual Material Designs können Applikationen ohne umfangreiche experimentelle Validierungsschritte und Maschineneinrichtungszyklen hergestellt werden. Eine experimentelle Erprobung nach erfolgter numerischer Untersuchung und Herstellung des Materials ist nach wie vor zur Absicherung des Prozesses sinnvoll, allerdings kann damit der Umfang der experimentellen Untersuchungen massiv eingegrenzt werden.
3D-Plot einer porösen Struktur
