2.2 Simulationsergebnisse

Sind Anfangs- und Randbedingungen festgelegt, kann für viele Zeitschritte - ausgehend vom Zeitpunkt des Eingusses - in den Knotenpunkten des FEM-Netzes jeweils die Temperatur berechnet werden. Die Ergebnisse sind einerseits für jeden Zeitschritt eine Temperaturverteilung über Kokille und Gußteil und andererseits für jeden Knotenpunkt ein Temperaturverlauf über die Zeit. Abbildung 3 zeigt typische Temperaturverteilungen nach 30 bzw. 60 Zeiteinheiten.


Temperaturverteilung nach 30 Zeiteinheiten
Temperaturverteilung nach 60 Zeiteinheiten
Abbildung 3: Temperaturverteilung über Kokille und Gußteil nach 30 bzw. 60 Zeiteinheiten

Die Ergebnisse der Erstarrungssimulation lösen die Wärmeleitungsgleichung in einer Näherung zur exakten analytischen Lösung, die zwar (theoretisch) existiert, für die hier betrachteten Anfangsbedingungen und Geometrien aber nicht berechnet wird. Dabei passen sich die berechneten Temperaturverteilungen der analytischen Lösung umso genauer an, je kleiner die Zeitschritte und der maximale Durchmesser der Volumenelemente gewählt wird (,,Verfeinerung der Diskretisierung``). Weil Vernetzung und Zeitschrittweiten nicht eindeutig durch den Gießprozeß festgelegt sind, können viele verschiedene FEM-Modelle für eine Erstarrungssimualtion gleichberechtigt eingesetzt werden, sofern die Änderung der Temperaturen in den Knotenpunkten gegenüber einer feineren Diskretisierung eine vorher festgelegte Genauigkeit einhält. Bei einer Erstarrungssimulation ist vor allem auf ein stabiles Verhalten der Temperaturen im Erstarrungsintervall (555 bis 600) zu achten ([6]).
Unter diesen Gesichtspunkten haben sich die Rechenergebnisse mit dem hier benutzten FEM-Modell (Abbildung 2) als hinreichend genau erwiesen. Temperaturverteilungen aus einer Vernetzung des Gußteils mit ,,kleineren`` Volumenelementen, wie sie im letzten Abschnitt dieser Arbeit betrachtet werden, beschreiben im obigen Sinne den Erstarrungsprozeß daher nicht besser, sondern lediglich anders.
Das hier gestellte Simulationsziel ist es, Aussagen über die Qualität des Gußteils zu erhalten. Aus den für viele Zeitschritte errechneten Temperaturverteilungen ist dies jedoch infolge der Datenfülle sehr unübersichtlich. Daher müssen die Simulationsergebnisse weiter ausgewertet werden.