Startseite·Forschung & Entwicklung·Kompetenzfelder·Prozesssimulation

Prozesssimulation

Prozessmodellierung und -simulation sind die Eckpfeiler der Digitalisierung und Industrie 4.0. In diesem Kompetenzfeld liegt der Fokus auf der Entwicklung von Simulationsmethoden, CAE-Workflows und Materialmodellen für die systematische Optimierung aller Fertigungsprozesse zur Herstellung von Faserverbundbauteilen.

Mit anwendungsspezifisch implementierten Simulationswerkzeugen auf Basis kommerzieller und/oder Open Source CAE-Software werden systematische Untersuchungen zur Optimierung von Prozessparametern, Werkzeugen, Bauteilgestaltung, Sensorpositionierung und Halbzeugauswahl durchgeführt. Darüber hinaus werden Softwaretools für den Datentransfer innerhalb durchgängiger Simulationsketten, z.B. für die Übertragung von Prozesssimulationsergebnissen in mechanische Bauteilsimulationen, entwickelt. Schließlich wird auch die Entwicklung und Validierung individueller Werkstoffmodelle auf der Basis selbst entwickelter experimenteller und numerischer Methoden zur Werkstoffcharakterisierung betrachtet.

Die Forschungsinhalte orientieren sich an den Verbundwerkstoff-Schlüsseltechnologien Thermoformen, Fließpressen, Liquid Composite Molding (LCM) und Induktionsschweißen, die die experimentellen Aktivitäten des Programmbereichs Verarbeitungstechnik ergänzen.

Prozesssimulation am IVWKlicken, um das Video von YouTube zu laden!
Weitere Hinweise in unserer Datenschutzerklärung

Dr.

Miro Duhovic

Kompetenzfeldleiter Prozesssimulation

Spezielle Expertise: Finite-Elemente-basierte Multiphysik-Simulation komplexer Verbundwerkstoff-Fertigungsprozesse, Material- und Prozesscharakterisierung, Entwicklung von Verbundwerkstoffmodellen

Spezielle Leistungsmerkmale

  • Neueste kommerzielle und Open Source Softwarepakete
  • Automatisierbare Skripte (z.B. Python) für Datenströme und Parameterstudien
  • Modulares Schalen- und Balkenelement-Materialmodell zur genauen Vorhersage der Faserorientierung, z. B. in Organoblechen
  • Benutzerdefiniertes Materialmodell für C-SMC-Materialien ("Kompaktierung" und "Fließen")
  • One-stop-shop: Notwendiger Input und Validierungsdaten können in-house erzeugt werden
  • Hochqualifiziertes Team mit langjähriger Erfahrung
Branchen Anwendungen (Beispiele)
Mobilität SMC-Pressformsimulation für Automobilkarosserieteile und Thermoformsimulation von Flugzeugstringerprofilen
Sport & Freizeit Drapiersimulation für Helme
Energie Infusionssimulation für Rotorblätter

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • GFK, CFK
  • Duroplaste und Thermoplaste
  • Kontinuierliche und diskontinuierliche faserverstärkte Systeme

Aktuelle Forschungsthemen

  • Schnellere Prozesssimulationen durch Modellordnungsreduktion und Maschinelles Lernen
  • Thermoformsimulation für maßgeschneiderte Preforms aus unidirektional verstärkten Materialien
  • Simulation von Tiefziehprozessen mit Tapes auf Basis recycelter Kohlenstofffasern
  • Simulation/Analyse von Fluid-Struktur-Interaktionen (Hydrodynamische Kompaktierung)
  • Materialmodelle für C-SMC mit sehr hohem Faservolumenanteil

Typische Fragen

  • Wie können Faserorientierungen und Faltenbildung beim Thermoformen von Organoblechen vorhergesagt werden?
  • Wie verhalten sich unterschiedliche Halbzeuge im Pressprozess?
  • Wie kann die Füllzeit in LCM-Prozessen durch adaptierte Angussszenarien optimiert werden?
  • Wie kann beim kontinuierlichen Induktionsschweißen eine Online-Regelung umgesetzt werden?

Projekte im Kompetenzfeld Prozesssimulation

DamageDict

Simulative Schädigungsvorhersage von Gelege-Laminaten

Ziel des Projektes DamageDict ist es ein Simulationstool

zu entwickeln, welches bei geringem Versuchsaufwand

das Versagen von Verbundwerkstoffen

zielsicher vorhersagt.

InjectProfile

Thermoplastische Low-Cost Flugzeug-Profile

Materialmodell für das Kompressionsverhalten bei SMC

Entwicklung eines effizienten und akkuraten Materialmodells zur Vorhersage des Fließverhaltens und der Faserorientierung in SMC-Werkstoffen

Prozessdigitalisierung

Prozessdigitalisierung von Carbonfaser Sheet Molding Compounds

Hauptziel ist die Steigerung der Geschwindigkeit des kontinuierlichen Induktionsschweißprozesses von kontinuierlich kohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten, speziell von Organoblechen, in Verbindung mit einer resultierenden Fügequalität auf Autoklavniveau.

SOPHIA

Smarte Prozesse und Bauweisen für hohe Fertigungskadenzen

Entwicklung einer neuen integralen Schaumbauweise mit thermoplastischer Decklage für Kabinenbauteile am Beispiel der Seitenwand

ThermoStrut

neuartige thermoplastische Luft- und Raumfahrtstreben

Lebensdauerverlängerung thermoplastischer FKV-Metall-Hybriden durch Reduktion der fertigungsbedingten Eigenspannungen

Umformsimulation von thermoplastischen Organoblechen

Umformverhalten von endlosfaserverstärkten Thermoplasten

Umformverhalten von endlosfaserverstärkten Thermoplasten im Thermoformprozess vorherzusagen und Aussagen über resultierende Faserorientierung, Endkontur und Faltenbildung

zu treffen

ZEUS

Integrale Thermoplast-Bauweisen und –Prozesse

Aktive Hybridstrukturen ermöglichen eine neuartige situationsabhängige Anpassung der Flugzeugaerodynamik, welche die Effizienz erhöht und die Lärmbelastung reduziert.

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Weber, T.

    Herstellprozesssimulation zur Vorhersage der Faltenbildung in der Prepreg-Autoklav-Fertigung

  • Schöpfer, J.

    Spritzgussbauteile aus kurzfaserverstärkten Kunstsoffen: Methoden der Charakterisierung und Modellierung zur nichtlinearen Simulation von statischen und crashrelevanten Lastfällen

  • Louis M.

    Zur Simulation der Prozesskette von Harzinjektionsverfahren

  • Huber, U.

    Zur methodischen Anwendung der Simulation der Harzinjektionsverfahren

    Externe Veröffentlichungen "Prozesssimulation"

    An experimental characterization of wrinkling generated during prepreg autoclave manufacturing using caul plate

    https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0021998319846556

    Advanced process simulation of compression molded carbon fiber sheet molding compound (C-SMC) parts in automotive series applications

    https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.106924

    Transverse liquid composite moulding processes for advanced composites material manufacturing

    https://doi.org/10.1080/14658011.2022.2108983

    Material Characterization and Compression Molding Simulation of CF-SMC Materials in a Press Rheometry Test

    https://www.scientific.net/KEM.809.467

    Polarization imaging for surface fiber orientation measurements of carbon
    fiber sheet molding compounds

    https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101456

    A combined experimental–numerical approach for permeability characterization of engineering textiles

    https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pc.26064

    Machine learning for polymer composites process simulation – a review

    https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110208

    Influence of polymer matrix on the induction heating behavior of CFRPC laminates

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836821009276?via%253D

    Computational modelling and analysis of transverse liquid composite moulding processes

    https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2023.107433

    ← Press- & Fügetechnologien
    ↰ Kompetenzfelder
    Roving- & Tapeverarbeitung →