Prozesssimulation

Die 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 vier Schwerpunkte: das Umformen von Organoblechen, Harzinjektionsverfahren, das Fügen thermoplastischer Verbundwerkstoffe mit Hilfe des elektromagnetischen Induktionsverfahrens und die Verarbeitung von Fließ- und Formpressmassen. Die Prozesssimulation beginnt mit der 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, Dehnrate, 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.

Branchen Anwendungen (Beispiele)
Luft- und Raumfahrt Gehäuse, Stringer und Spanten
Automobilbau Karosserieteile
Maschinenbau Hybride Tragstrukturen
Sport und Freizeit Fahrradsättel
Energie Rotorblätter

Dr.

Miro Duhovic

Kompetenzfeldleiter Prozesssimulation

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

Raum: 58/268

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

  • Wie kann das Thermoformen von maßgeschneiderten CFRTP-Laminaten einschließlich ihres Rückfederungsverhaltens simuliert werden?
  • Welche Charakterisierungs- und Simulationsmethoden können verwendet werden, um das Spritzgießen/Pressen von kurzen und
  • langenfaserverstärkten Polymer-Verbundwerkstoffen zu untersuchen?
  • Wie kann die Hydrodynamik des Harztransfers von einem gesättigten Textil in ein trockenes Textil in 3D simuliert werden?

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

    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

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

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

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

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

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

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