Die Simulation von Wärmebehandlungsprozessen wie dem Einsatzhärten wurde bis heute meist an einfachen Geometrien durchgeführt. In der industriellen Praxis besteht allerdings die Notwendigkeit, oft große, komplexe Geometrien zu berechnen. Dies ist mit dem heutigen Stand der Technik in einer vernünftigen Zeit nur beschränkt möglich. Strategien zur effizienten Berechnung von Wärmebehandlungsprozessen wurden daher erarbeitet und getestet. Eine dieser Strategien ist die Verwendung eines so genannten Baukastens, in dem wiederum drei Methoden zusammengefasst sind. Eine dieser Methode ist das “Submodelling“, bei dem lokale Geometrieelemente freigeschnitten und mit Randbedingungen aus einer vereinfachten Simulation des Gesamtbauteils beaufschlagt werden. Die zweite hier vorgestellte Strategie ist die “Substitutions-Methode“, bei der Geometrieelemente durch Elementschichten mit bestimmten Eigenschaften ersetzt werden, so dass das Gesamtverhalten identisch bleibt. Die dritte und letzte untersuchte Strategie ist die Methode der “lokalen Netzverfeinerung“, bei der lokale Geometrieelemente ein deutlich feineres Netz als das Gesamtbauteil aufweisen. Ausgewählte Ergebnisse der drei Strategien werden im Folgenden dargestellt und mit experimentell bestimmten Kennwerten hinsichtlich Gefügeverteilung, Spannungen und Maß- und Formänderungen an zwei komplexen Geometrien verglichen.
The simulation of heat treatment processes like case hardening has been done mostly at easy model geometries up to now. In contrast to this there is the necessity from technical praxis to perform simulations on complex geometries, too, which cannot be done with today's workstations in reasonable time. Therefore, methods for the efficient simulation of heat treatments were developed and tested. One method developed is the use of a so called construction kit, which may be used in three different ways. The first is to simulate the regions of interest of a complex component after a simulation of a significantly simplified geometry of the whole part, which is only used to define boundary conditions for the regions of interest. The second strategy is to provide an easy means for the attachment of additional sub components to the main body by substituting the complete sub component by a small layer of elements with special properties. The last method is to use a coarse mesh for the whole geometry except for the regions of interest, which are meshed very finely. This also allows for an efficient simulation of the heat treatment of a complex component with special focus on a local feature. Selected results of simulations using these strategies will be presented, evaluated, and compared with experimentally determined distributions of phases, residual stresses, and distortions at two different complex components.