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9 Erstellen eines interaktiven Moduls
Das Modellieren des Hochtemperaturlötens wurde mit dem kommerziellen FEM-
Code Ansys [Version 10 bzw. 11] durchgeführt. Dieses zeichnet sich durch vielfältige
Möglichkeiten der FEM-Simulation aus und ist weltweit anerkannt. Aus dem komplexen
Umfang resultiert jedoch auch, dass umfassende Kenntnisse in der Bedienung
und Erfahrung notwendig sind, um das Werkzeug „Ansys“ auch entsprechend nutzen
zu können. Mit einem interaktiven Modul soll die Bedienung wesentlich vereinfacht
werden. Dabei sollen die variablen Parameter wie Bauteilgeometrie, Werkstoffe und
Temperatur-Zeit-Zyklen vom User abgefragt und verarbeitet werden. Alle weiteren
notwendigen Eingaben sind, wissenschaftlich fundiert, als Ergebnis des Forschungsvorhabens
festgelegt und im Modul hinterlegt. So wird beispielsweise die Berechnung
entkoppelt, d.h. getrennt nach thermischer und mechanischer Analyse,
durchgeführt.
Das Modul besteht aus einem Abfragemodul, über das die Abfragen erfolgen, und
einem Skriptgenerator, der alle notwendigen Daten zum automatischen Einlesen in
Ansys aufbereitet. So wird jeweils für das Pre- und Post-Processing ein Skript
erzeugt. In diesen Skripten sind Werkstoffdaten, Prozessparameter und Modellgeometrien
sowie Pfade für die automatisierte Auswertung festgelegt.
Das Abfragemodul besteht aus nur zwei Masken die im nachfolgenden abgebildet
sind. In der ersten Eingabemaske werden Informationen über die Bauteile bzw. das
Lot abgefragt. Es sind jeweils die Geometrien als SAT-File (ACIS-Standard) zu laden
sowie die Werkstoffe zu definieren. Die Werkstoffe sind dabei aus einem Pull-Down-
Menü auszuwählen. Für die im menü-enthaltenen Werkstoffe liegen alle notwendigen
temperaturabhängigen Daten vor und sind im Skriptgenerator implementiert. Im Fall
nicht enthaltener Werkstoffe besteht die Möglichkeit, die notwendigen Daten
temperaturabhängig in eine Tabelle einzutragen. Die festzulegenden Werkstoffkennwerte
F ( T i
) während des Lötprozesses sind:
• Wärmeleitfähigkeit
• Dichte
• E- Modul
• Poissonszahl und Wärmeausdehnungskoeffizient
• Spezifische Wärme
• Ausdehnungskoeffizienten
• Streckgrenze
• Gesamte Dehnung sowie die plastische Dehnung
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