Rheologie dendritenähnlicher Partikel in Suspension

Bei der Erstarrung von Metallen entstehen Millionen kleinste, schneeflocken-ähnliche Kristalle. Wie bei einem heftigen Schneesturm können sich diese Kristalle bewegen, vor Hindernissen anhäufen, komplexe Wirbel bilden und sogar zu Lawinen führen. Das Gesetz für die Bewegung eines einzelnen Kristalles in der ihn umgebenden Schmelze ist recht gut bekannt. Weniger bekannt sind hingegen die Bewegungsgesetze für die kollektive Bewegung vieler schneeflocken-ähnlicher Kristalle. Hier spielen, neben der Wechselwir- kung mit der Schmelze, gegenseitige Stöße, sowie eventuelle Verzahnungen einzelner Kristalle oder Kris- tallgruppen, eine entscheidende Rolle. Es ist nun geplant, mittels eines modernen 3D-Druckers, über 100.000 Kristalle, die nur wenige Millimeter große sind und Schneeflocken ähneln, zu drucken und diese dann in einer wässrigen Lösung unter vorge- gebenen Bedingungen zu rühren. Dabei werden die auftretenden Kräfte gemessen und daraus Rück- schlüsse zur kollektiven Bewegung bezogen. Solche Untersuchungen sind schon häufig mit kleinen Kügel- chen durchgeführt worden. Die jetzt verwendeten Partikel ähneln aber Schneeflocken, wodurch sich das Bewegungsverhalten deutlich von Kugeln unterscheiden wird. Die experimentellen Arbeiten werden zusätzlich mit entsprechenden Computersimulationen begleitet. Dazu müssen Modellansätze erweitert und implementiert werden. Diese Erweiterungen werden es letzt- endlich möglich machen, den Erstarrungsvorgang von Metallen, auch bei Vorhandensein von Millionen sich bewegender Kristalle, genauer zu beschreiben und damit die Produktqualität von Gussteilen zu ver- bessern.