Prozesssimulation

Prozesssimulation spielt heutzutage eine immer wichtigere Rolle bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen. Sie hilft uns, die angewendeten Prozesse für die Fertigung von Bauteilen aus diesen Werkstoffen besser zu verstehen und zu optimieren.

Die Prozesssimulation am IVW konzentriert sich derzeit auf die folgenden fünf Schwerpunkte: das Umformen von Organoblechen, Harzinjektionsverfahren, das Fügen thermoplastischer Verbundwerkstoffe mit Hilfe des elektromagnetischen Induktionsverfahrens, Wickeln und Tapelegen unidirektionaler Faserkunststoffverbunde und die Verarbeitung von Fließ- und Formpressmassen. Prozesssimulation beginnt mit Materialcharakterisierung, einer Methodik zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens, wie z.B. des Deformations- und Fließverhaltens unter den vorliegenden Prozessbedingungen. Die wichtigsten Parameter sind in den meisten Fällen Temperatur, Druck und Zeit. Die Experimente liefern die Eingangs- und Validierungsdaten für die Computersimulationen, die dann anstelle von realen Versuchen mit mathematischen Modellen und numerischen Simulationsprogrammen durchgeführt werden können.

Die umfassende numerische Simulation von Bauteilen und Fertigungsprozessen wird von den Softwareentwicklern häufig auch als „virtuelle Produktentwicklung und Fertigung“ bezeichnet.

Dr.

Miro Duhovic

Kompetenzfeldleiter Prozesssimulation

Spezielle Expertise:
Finite-Elemente-basierte Multiphysik-Simulation komplexer Verbundwerkstoff-Fertigungsprozesse, Material- und Prozesscharakterisierung, Entwicklung von Verbundwerkstoffmodellen
Branchen Anwendungen (Beispiele)
Luftfahrt Boostergehäuse
Automobilbau Karosserieteile
Maschinenbau Hybride Tragstrukturen
Sport und Freizeit Fahrradsättel
Militär und Sicherheit Diverse
Energie Rotorblätter

Spezielle Leistungsmerkmale

  • Charakterisierung und Finite-Elemente-basierte Multi-Physik-Simulation von komplexen Verbundwerkstoff-Fertigungsprozessen

Typische Werkstoffe

  • GFK
  • CFK
  • kontinuierlich verstärkte Systeme

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Fragen

  • Welche Versuche zur Materialcharakterisierung sind zum Aufbau einer Umformsimulation mit thermoplastischen Materialien notwendig?
  • Wie wirkt sich bei dem Fließpressverfahren die Einlegeposition und Zuschnittsgröße auf die Fließfrontentwicklung und die Bildung von Bindenähten aus?
  • Welche Charakterisierungsversuche sind notwendig, um die Permeabilität eines Textils in alle drei Raumrichtungen zu bestimmen und wie wird eine RTM Füllsimulation korrekt aufgebaut, damit die Orientierung des Textils im Bauteil korrekt abgebildet wird?

Projekte im Kompetenzfeld Prozesssimulation

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