Ausgangspunkt / Motivation

Die Fertigung von Composite-Strukturbauteilen befindet sich derzeit in einem starken Wandel hin zu automatisierten Prozessen, bedingt durch den Einsatz im Automobilbereich sowie durch zunehmende Stückzahlen und größere Bauteile wie etwa Flugzeugrümpfe in der Luftfahrt.

Der noch junge Forschungsbereich der Prozesssimulation für Composites liefert schon vor der Herstellung des ersten Bauteils wertvolle Informationen zur Fertigbarkeit und unterstützt maßgeblich die Entwicklung und Optimierung automatisierter Fertigungsprozesse.

Im Rahmen dieses Projekts wird die gesamte Prozesskette untersucht – vom Drapieren imprägnierter unidirektionaler Halbzeuge in die Bauteilgeometrie bis hin zur Konsolidierung sowie der Vorhersage von Bauteilverzug und Eigenspannungen.

Ziele

• Untersuchung und Optimierung der gesamten Prozesskette von Composite-Bauteilen, vom Drapieren imprägnierter Halbzeuge bis zur Konsolidierung.
• Vorhersage und Minimierung von Bauteilverzug und Eigenspannungen zur Verbesserung der Fertigungsqualität.
• Aufbau und Validierung von Prozesssimulationen, die eine realitätsnahe Unterstützung für automatisierte Fertigungsprozesse bieten.

Inhalt

Das Projekt untersucht die gesamte Prozesskette von Composite-Bauteilen – vom Drapieren imprägnierter Halbzeuge bis zur Konsolidierung – mit Fokus auf Materialmodellierung, Charakterisierung und experimenteller Validierung.

Besonderes Augenmerk liegt auf der realistischen Erfassung der Faserorientierung und der Vorhersage von Bauteilverzug und Eigenspannungen. Ziel ist die Verknüpfung von Drapier- und Konsolidierungssimulation sowie die Integration in die Struktursimulation, um eine „as-built"-basierte Bauteilauslegung zu ermöglichen.

Methodik

Die Erkenntnisse aus der Prozess- und Struktursimulation werden durch die angewandte Erprobung an unterschiedlichen Prozessketten unterstützt, die durch die Kombination der bestehenden Anlagen wie z.B. Automated Fiber Placement, Diaphragmaanlage, Thermoformpresse und Autoklav ermöglicht werden.

Anhand eines generischen Demonstrators erfolgen die Validierung der Prozesssimulation bis hin zur mechanischen Performance und die Untersuchung der Zusammenhänge von Werkstoff, Fertigung und resultierenden Struktureigenschaften.

Ergebnisse

Die Ergebnisse des Projekts umfassen die Entwicklung realitätsnaher Drapier- und Konsolidierungs­simulationen für imprägnierte Halbzeuge, die Bauteilverzug, Eigenspannungen und Faserorientierung zuverlässig vorhersagen können. Die gewonnenen Erkenntnisse und Praxis des jungen Forschungsbereiches stellen für Österreich und im speziellen die FH ÖH ein Alleinstellungsmerkmal da.

Projektkoordination

FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH

FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH
Roseggerstraße 15
A-4600 Wels
Tel.: +43 (5) 0804 10
E-Mail: info@fh-ooe.at