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. Die 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
Raum: 58/268
Branchen Anwendungen (Beispiele)
Luftfahrt Gehäuse, Stringer und Spanten
Automobilbau Karosserieteile
Maschinenbau Hybride Tragstrukturen
Sport und Freizeit Fahrradsättel
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 Charakterisierungsexperimente sind notwendig um Thermoformsimulationen von CFRTP-Platten und Tailored Banks durchzuführen?
  • Welche Simulationsmehoden können zur Simuaiton des Fließpressens von kurz- und langfaserversärkten Polymerverundwerkstoffen eingesetzt werden?
  • Welche Charakterisierungsexperimente sind notwendig, um die Permeabiliät eines Verstärkungstextils in alle drei Raumrichungen zu bestimmen und so die CM-Füllsimuationen komplexer 3D-Bauteile ermögichen?

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