Aluminiumlegierungen werden aufgrund ihrer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit häufig in industriellen Anwendungen eingesetzt und können durch Wärmebehandlung weiter verstärkt werden. Eine effiziente Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen erfordert die Abwägung zwischen mechanischer Leistungsfähigkeit, Energieverbrauch und Prozessdauer. In dieser Arbeit wird die optimale Steuerung von Zeit-Temperatur-Profilen in einem Industrieofen (Modell N 120/85 HA) für die aushärtbare Legierung EN AW-6082 (Al-Mg-Si) untersucht. Es wird ein transienter, physikalisch basierter Ofenmodellansatz entwickelt, der konvektiven und radiativen Wärmetransport, transiente Wärmeleitung durch mehrschichtige Ofenwände sowie die thermischen Wechselwirkungen zwischen den Ofenkomponenten berücksichtigt. Das Modell wird in MATLAB unter Verwendung eines impliziten Zeitschrittverfahrens implementiert. Die Kalibrierung anhand experimenteller Messungen zeigt eine enge Übereinstimmung zwischen den vorhergesagten und beobachteten Temperaturen und bestätigt damit die Prognosefähigkeit des Modells. Die Optimierung über zeitabhängige Ofenluft-Temperaturverläufe wird durchgeführt, um den Energieverbrauch und die Prozessdauer zu minimieren und gleichzeitig die geforderten mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Hierfür werden Surrogatmodelle zur Abbildung von Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnung eingesetzt. Die vorgeschlagene Lösungsstrategie erzeugt erfolgreich realisierbare Temperaturprofile für verschiedene Betriebsszenarien und liefert konsistente, physikalisch plausible Ergebnisse. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination aus kalibriertem Modell und trajektorienbasierter Optimierung einen zuverlässigen und flexiblen Rahmen für eine effiziente, datengestützte Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen in industriellen Anwendungen bietet.
Bram Bastiaansen (Wed,) studied this question.