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Vortrag

Verknüpfte Prozess- und Struktursimulation von Metall-FKV-Hybridstrukturen

Mittwoch (18.04.2018)
10:40 - 11:00 Uhr

10:40 - 11:00 Uhr

Der Auslegungsprozess innovativer Leichtbaustrukturen im Multi-Material-Design stellt aufgrund der vielschichtigen Interaktionen zwischen Konstruktion, Auslegung und Fertigung erhöhte Anforderungen an den Ingenieur. Angepasste Geometrie-, Werkstoff- und Prozessmodelle können hier einen signifikanten Beitrag zur effizienten Entwicklung von Hybridstrukturen leisten. Für die hier betrachteten Bauteile aus Metall und endlosfaserverstärktem Thermoplast stehen für einzelne Prozessschritte bereits erste Modellierungsansätze zur Verfügung. Diese sind im Sinne von modular kombinierbaren Teilmodellen zu einer gekoppelten Prozess-Strukturanalyse zusammenzuführen. Ausgehend von der sich im Prozess einstellenden realen Werkstoff- bzw. Bauteilstruktur kann dann im Rahmen einer sich integrativ anschließenden Strukturanalyse das Systemverhalten ermittelt und die Anpassung von Werkstoff, Geometrie und Prozess an die Bauteilanforderungen erfolgen.

 

Um dieses Ziel zu erreichen, werden zunächst die Teilmodelle der einzelnen Prozessschritte Metallumformung, Drapierung des Verstärkungstextils und Konsolidierung analysiert. Hierbei werden insbesondere für die Betrachtung des Faser-Kunststoff-Verbunds (FKV) unterschiedliche Detaillierungsgrade einander gegenübergestellt. Weiterhin werden die Schnittstellen zwischen den Teilmodellen beschrieben. Auf experimenteller Seite werden bestehende und neu entwickelte Methoden zur Analyse der Material- und Halbzeugeigenschaften sowie des Reibverhaltens zwischen den beteiligten Komponenten bei verschiedenen Temperaturen erläutert. Insbesondere im Hinblick auf den Einsatz von Magnesiumlegierungen als metallische Komponenten werden weiterhin Ansätze zur Steigerung der Verbindungsfestigkeiten wie etwa Oberflächenvorbehandlung, Haftvermittlersysteme und Oberflächenstrukturierung verglichen.

 

In den Arbeiten konnte gezeigt werden, dass durch die detaillierte Modellierung der textilen Struktur lokale Variationen der Verbundstruktur abgebildet werden können. Die experimentellen Untersuchungen dokumentieren, dass die benötigten Kenngrößen eine teilweise signifikante Temperaturabhängigkeit aufweisen. Die Verwendung temperaturabhängiger Daten und entsprechender Werkstoffmodelle in der Simulation ist damit für eine hohe Ergebnisgüte von zentraler Bedeutung. Die Untersuchungen zur Gestaltung des Interface zeigen, dass für Magnesiumbleche durch den Einsatz von Haftvermittlersystemen eine deutliche Steigerung der Festigkeiten erreicht wird.

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
  • Sven Bräunling
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Chokri Cherif
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Thomas Gereke
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Markus Kästner
    Technische Universität Dresden
  • Franz Hirsch
    Technische Universität Dresden