Strömungs- und Fließphänomene in Werkstoffen

Der Begriff Flow (Fluss, Strömung) beschreibt in der Werkstofftechnik die zeitliche und räumliche Bewegung von Materie in flüssiger, gasförmiger, pulverförmiger oder viskoser Phase. Zentrales Ziel ist die quantitative Beschreibung von Geschwindigkeitsfeldern, Spannungen und Deformationen unter Prozessbedingungen.

Im Kontext schmelzflüssiger Metalle und Polymere wird der Fluss typischerweise durch die Kontinuumsmechanik und rheologische Modelle beschrieben. Die Viskosität, ggf. abhängig von Temperatur und Schergeschwindigkeit, bestimmt den Übergang von laminarem zu turbulentem oder gezacktem Fluss und beeinflusst Fließfronten beim Gießen, Spritzgießen oder 3D‑Druck. Defekte wie Lunker, Kaltlauf oder Bindenaht stehen in direktem Zusammenhang mit lokalem Flussverhalten.

Bei Pulvern und Granulaten beschreibt der Pulverfluss das kollektive Verhalten diskreter Partikel. Parameter wie Partikelgrößenverteilung, Oberflächenrauheit, Feuchtigkeit und Kohäsionskräfte bestimmen die Fließfähigkeit und sind kritisch für Prozesse wie Pulverbettschmelzen, Pressen oder Fördertechnik. Hier verbinden sich Konzepte des Materialflusses mit der Partikel- und Kontinuumsmechanik.

In Mehrphasen- und Zweiphasenströmungen, etwa Gas‑Flüssig- oder Flüssig‑Fest-Systemen, treten zusätzliche Effekte wie Oberflächenspannung, Benetzung und Kapillarfluss auf. Kapillarer Fluss durch Porenstrukturen steuert z.B. Lötprozesse, Infiltration von Faserverbunden und Imprägnierung keramischer Preforms.

Die präzise Erfassung von Flussphänomenen ist entscheidend für Prozessauslegung, Simulation und Qualitätssicherung. Moderne Ansätze kombinieren experimentelle Hochgeschwindigkeitsdiagnostik, in-situ‑Bildgebung und numerische Strömungssimulation (CFD) mit fortgeschrittener Rheologie, um Flusszustände materialspezifisch vorhersagen und steuern zu können.

Neue Inhalte

Beliebte Inhalte

© 2026