Zur Übersicht

Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Smart Design von Metall-FKV-Hybridstrukturen mit verknüpfter Prozess- und Struktursimulation

Donnerstag (19.09.2019)
10:00 - 10:30 Uhr Musikzimmer

Aktuelle Leichtbaustrukturen werden für die weitere Verbesserung der funktionalen Eigenschaften und Verringerung des Ressourcenverbrauchs häufig in Mischbauweise ausgeführt. Diese auch als Hybridbauteile bezeichneten Strukturen sind durch komplexe Zusammenhänge zwischen der im Fertigungsprozess entstehenden Material- und Bauteilstruktur und den erzielten Komponenteneigenschaften geprägt. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird ein Entwicklungsprozess vorgeschlagen, in dem die drei Aufgaben Konstruktion, Dimensionierung und Fertigung parallel und interaktiv bearbeitet werden. Hierbei werden die Möglichkeiten moderner Simulationsmethoden zur Prozess- und Bauteilanalyse gezielt genutzt und bereits frühzeitig im Entwicklungsprozess durch gekoppelte Simulationsmodelle miteinander verknüpft. Ausgehend von der sich im Prozess einstellenden Werkstoff- bzw. Bauteilstruktur kann dann in einer anschließenden Strukturanalyse das Systemverhalten ermittelt und die Anpassung von Werkstoff, Geometrie und Prozess an die Bauteilanforderungen erfolgen. Mit dieser Vorgehensweise können komplexe Bauteile und ihre Prozessketten schnell und robust entwickelt werden.


Im Beitrag werden am Beispiel einer Demonstratorstruktur aus Metall und Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) die Prozessschritte Metallumformung, Drapierung des Verstärkungstextils und Konsolidierung betrachtet. Für die Metallumformung werden Werkstoffmodelle vorgestellt, welche die Abhängigkeit des r-Werts vom Umformgrad berücksichtigen und so eine verbesserte Vorhersage des Umformverhaltens der Blechkomponente erlauben. Für die FKV-Komponente werden Modelle mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad verglichen. Es wird gezeigt, dass durch die detaillierte Modellierung der textilen Struktur lokale Variationen etwa der Faserorientierung besser abgebildet werden. Hingegen ist es mit den gewählten makroskopischen Ansätzen möglich, das temperaturabhängige Umform- und Konsolidierverhalten zu beschreiben. Um Interaktionen innerhalb der Prozesskette sowie Auswirkungen auf die Bauteilcharakteristik zu analysieren, werden Schnittstellen zwischen den Modellen aufgebaut. Hierfür werden wesentliche Eingangs- und Ausgangsgrößen benannt und Möglichkeiten zu deren Übergabe zwischen den einzelnen Modellen beschrieben.

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Daniel Weck
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Maik Gude
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Alexander Brosius
    Technische Universität Dresden
  • Alexander Wolf
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Chokri Cherif
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Thomas Gereke
    Technische Universität Dresden
  • Minh-Quang Pham
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Markus Kästner
    Technische Universität Dresden
  • Jean-Paul Ziegs
    Technische Universität Dresden