Sytematische Gestaltung des CAE relevanten Entwicklungsprozesses im Hinblick auf Faser-Kunststoff-Verbunde

Küster, Falko GND

In dieser Arbeit wird eine systematische Vorgehensweise zur Simulation von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen als einen Schritt zur effizienten Bauteilauslegung entwickelt. Ein Schwerpunkt in diesem Zusammenhang bildet die Materialcharakterisierung, die als Grundlage für die Simulation dient. Die Bauteilauslegung wird ganzheitlich betrachtet, von der ersten Vorauslegung des Materials bis zum fertigen Produkt. Nach einer kurzen Einführung in die Grundlagen der unterschiedlichen Prozesse, folgt deren genauere Betrachtung. Begonnen wird mit der Vorstellung des Aufbaus einer Simulationskette in der CAx Umgebung und deren Anforderungen mit dem Fokus auf Faserverbundstrukturen. Im nächsten Schritt werden Wege zur Reproduktion von verlässlichen Materialkennwerten diskutiert. Dabei geht es um die Entwicklung einer effizienten Testprozedur, die zugeschnitten auf die Anforderungen der Simulation und der Fertigung ist. Ziel ist eine möglichst schlanke Testprozedur. Dazu passend wird eine Fertigungsprozedur entwickelt, bei der die Faserausnutzung des Materials zusammen mit der Bauteilqualität im Vordergrund steht. Die Folge sind drei parallel ablaufende und miteinander interagierende Prozesse: Eine Testprozedur, eine Simulationskette sowie ein Fertigungsprozess. Anschließend wird der Nachweis über die Funktion der entwickelten Prozesse am Bauteil geführt. Ein dafür entwickeltes Bauteil soll die Anwendbarkeit der aufgezeigten Systematik betonen. Als Grundlage der Validierung dienen zwei unterschiedliche Tests am Realbauteil die simulativ zur Bewertung der Ergebnisse herangezogen werden. Die erfolgreich durchgeführten Tests zeigen das Potenzial dieser Methodik und dass eine gesamtheitliche Betrachtung aller Prozesse zur Verschlankung dieser beitragen kann.

In this work, a systematic approach for the simulation of components made of fiber composites as a step for efficient component design is developed. One focus in this context is the material characterization, which serves as the basis for the simulation. The component design is viewed holistically, from the initial prediction of the material to the finished product. After a brief introduction to the fundamentals of the different processes, their closer examination follows. It starts with the presentation of the structure of a simulation chain in the CAx environment and its requirements with a focus on fiber composite structures. In the next step, ways of reproducing reliable material parameters will be discussed. This involves the development of an efficient test procedure that is tailored to the requirements of simulation and production. The goal is a leanest possible test procedure. For this purpose, a manufacturing procedure is developed, in which the fiber utilization of the material is in the foreground together with the component quality. The result is three parallel and interacting processes: a test procedure, a simulation chain and a manufacturing process. Subsequently, the proof of the function of the developed processes is led on the component. A component developed for this purpose should emphasize the applicability of the indicated system. The validation is based on two different tests on the real component, which are used simulatively to evaluate the results. The successful tests show the potential of this methodology and that a holistic view of all processes can contribute to the streamlining of these methods.

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Küster, Falko: Sytematische Gestaltung des CAE relevanten Entwicklungsprozesses im Hinblick auf Faser-Kunststoff-Verbunde. 2019.

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