Entwicklung und Anwendung von SPH-Simulationsverfahren zur Untersuchung der Anisotropieentstehung beim Foliengießen

Das Foliengießen ist ein Schlickergussverfahren zur Herstellung großflächiger, dünner Keramikschichten, bei dem das keramische Pulver zwecks Formgebung mit Hilfe einer Trägerflüssigkeit zu einem gießfähigen Schlicker (d.h. einer Suspension) vermischt wird. Hierbei entsteht in der Regel im Grünzustand eine Gefügeanisotropie auf der Ebene der Mikrostruktur, welche beim anschließenden Sintern zu einer richtungsabhängigen Schwindung führt.
Um die Gründe dieser Anistropieentstehung besser nachvollziehen und die dabei relevanten Material- und Prozessparameter identifizieren zu können, wurde in dieser Arbeit ein Simulationsmodell für Suspensionen auf Basis der Smoothed-Particle-Hydrodynamics-Methode (SPH) entwickelt und validiert, welches sowohl die festen Keramikteilchen als auch das flüssige Trägermedium explizit abbildet und deren Wechselwirkung beschreibt. Das Suspensionsmodell ermöglicht somit eine direkte Analyse der Bewegung und Ausrichtung der Keramikpartikel während des Herstellungsprozesses und liefert wichtige Erkenntnisse über die Mechanismen, welche zur Entstehung der Gefügeanisotropie beitragen.