Development of coupled offline robot trajectory generation and coating simulation for thermal spray processes

In der vorliegenden Schrift werden unterschiedliche Modellierungsprinzipien getrennt implementiert, um die Simulation des Schichtaufbaus und der gesamten Kette der damit einhergehenden Entstehung von Eigenspannungen zu ermöglichen. Der Kerngedanke dreht sich um die Entwicklung thermomechanischer Modelle, basierend auf der „Death and Birth“-Technik und selbstentwickelten Codes, durch die der Wärmeeintrag, der Materialauftrag und verwendete Roboterbewegungspfade bzw. Trajektorien während des Schichtaufbaus berücksichtigt werden. Die Modelle werden mit einer Datenbank an experimentellen Daten ausgestattet, welche die wesentlichen Beschichtungsparameter mit dem im Beschichtungsprozess erhaltenen Profil der aufgetragen Schichten verknüpft. Das Endergebnis ist ein strukturiertes Schichtmodell, das eine zeit- und ortsabhängige Visualisierung und Quantifizierung der Temperaturverteilung und der Eigenspannungsentwicklung ermöglicht, in Abhängigkeit von gegebenen Robotertrajektorien, verwendeten Beschichtungsparametern und Schicht und Substratmaterialeigenschaften. Die Datenvalidierung zeigt eine generelle Übereinstimmung zwischen den rechnerisch vorhergesagten und den experimentell gemessenen resultierenden Eigenspannungen und dto. Tiefenprofilen.