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Composites Simulation

 

Die Arbeitsgruppe „Composites Simulation“ verbindet seit Jahren die Fertigung von Faserverbundbauteilen mit deren Prozesssimulation und struktureller Analyse. Aufgrund der starken Ausrichtung des Instituts in der textilen Preformtechnik werden die speziellen Aspekte dieser Technologien in der Simulation aufgegriffen. So werden Flechtsimulationen durchgeführt, um Faserablage und Steifigkeits-verhältnisse numerisch vorhersagen zu können. Die Weiterentwicklung von Drapiersimulationen dient der Verbesserung der Aussagefähigkeit der Simulation bezüglich Machbarkeit, Faserablage und Faltenbildung. In der Infusionssimulation wird schließlich gezeigt, wie sich das Harz innerhalb des Bauteils verteilt. Auch hier arbeitet das IFB an einer Verbesserung der Simulation mit. Erkenntnisse aus der Simulation werden mit Hilfe der am Institut verfügbaren Fertigungs- und Prüfeinrichtungen unmittelbar in die Realität umgesetzt und validiert.

Text?Auf struktureller Seite wird abgebildet, wie sich verschiedene Materialien – neben faserverstärkten Kunststoffen auch Faltwaben und CFK-Metall-Kombinationen sowie Verklebungen – unter verschiedenen Bedingungen verhalten. Hierbei werden auch Schwächungen aus der Fertigung oder gezielt eingebrachte lastpfadoptimierte Verstärkungen berücksichtigt. Neben öffentlich geförderten Projekten arbeitet das Institut mit Partnern aus der Industrie zusammen. Kooperationen des IFB mit Unternehmen aus dem Flugzeug-, Automobil- und Maschinenbau haben in den letzten Jahren zu großen Fortschritten im Bereich der industrienahen Forschung geführt. Grundlagenorientierte theoretische und mikromechanische Modelle, die in den vergangen Jahren erarbeitet wurden, werden derzeit für die Entwicklung effizienter und praxisnaher Methodiken genutzt. Zusammen mit den Entwicklungsabteilungen der Partner werden diese Modelle an Prototypen getestet und validiert. Weitere Informationen erhalten Sie von Ronny Sachse.

Team:
Ronny Sachse
Patrick Böhler
Jörg Dittmann
Jan-Philipp Fuhr
Daniel Michaelis
Anthony Pickett
Alexander Schön
Johannes Schwingel
Dennis Zink

 

RECYCOMP – Ressourcen- und energieeffiziente Herstellung von Automotive-Leichtbauteilen aus Recyclingmaterialien

Projektinhalt

  1. Entwicklung eines Produktionsprozesses mit dem Ziel der Materialrückführung in einen geschlossenen Kreislauf
  2. Ressourceneffizienter Einsatz von Recyclatmaterial mit Hilfe lastpfadgerechter und endkonturnaher Fertigung von Verstärkungsstrukturen
  3. Einbringung von hinterspritzten Verstärkungsstrukturen mit recyclingfaserverstärktem TP-Recyclat
IFB-Beitrag
  • Erstellung von Simulationsmodellen zur lastpfadgerechten Auslegung eines Demonstratorbauteils
  • Ablegeversuche des neugewonnenen Hybridgarns
  • Halbzeugerstellung im Tailored-Fiber-Placement-Verfahrens

Projektleitung

Institut für Flugzeugbau (unter gleichberechtigter Leitung des IKT und ITV)

Projektpartner     
  • Institut für Flugzeugbau (IFB)
  • Institut für Kunststofftechnik (IKT)
  • Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV)
Finanzierung
Baden-Württemberg-Stiftung GmbH
Laufzeit
November 2014 bis Oktober 2017
Kontakt

 

 
BOPACS – Boltless Assembling of Primary Aerospace Composite Structures

Projektinhalt

  1. Experimentelle und numerische Untersuchung des Risswachstums in Klebeverbindungen   
  2. Entwicklung und Simulation von „Rissstopper“-Konzepten zur Stabilisierung und Verlangsamung des Risswachstums in Klebeverbindungen
IFB-Beitrag
  • Ermittlung von simulationsrelevanten Materialkennwerten
  • Statische und dynamische Tests zur Untersuchung des Risswachstums in Klebeverbindungen
  • Entwicklung von Simulationsmodellen für Klebeverbindungen mit „Rissstoppern“

Projektleitung

Nationaal Lucht-en Ruimtevaartlaboratorium (NL)

Projektpartner     
  • Centre de recherches en Aéronautique (BE) ;
  • Université Catholique de Louvain (BE) ;
  • Société Anonyme Belge de Constructions Aéronautiques (BE);
  • Zurich University of Applied Science (CH);
  • Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav (CZ);
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (D);
  • Frauenhofen Institut für Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (D);
  • Airbus Operations GmbH (D);
  • FIDAMC (ES)
  • Laboratory of Technology & Strength of Materials, Univ. of Patras (GR);
  • Nationaal Lucht-en Ruimtevaartlaboratorium (NL);
  • Bombardier Aerospace – Belfast (UK);
Finanzierung
7th Framework Program
Laufzeit
September 2012 bis März 2016
Kontakt

 

 
BMBF Projekt „PRESCHE“ - Prozesskette zur RESsourceneffizienten Composite-Herstellung für die E-Mobilität

Projektinhalt

  1. Bereitstellung material- und energieeffizienter Technologien und Gesamtprozessketten für die wirtschaftliche Fertigung von schalenförmigen Hochleistungsfaserverbundstrukturen für Anwendungen in der E-Mobilität
  2. Entwicklung automatisierter und lastpfadoptimierter Preform-Prozesse (AFP-Technologie)
  3. Schnelle Harzeinbringung und flächige Imprägnierung der Faserhalbzeuge durch den Einsatz von RST
  4. Konzeptionelle Integration der Schlüsseltechnologien in eine ressourceneffiziente Gesamtprozesskette/Fertigungszelle
IFB-Beitrag
  • Design und Auslegung der Bauteile und der Verstärkungsstrukturen (AFP) mittels FEM
  • Definition und Durchführung von Tests auf Coupon-Level
  • Ermittlung der mechanischen Kennwerte

Projektleitung

Quickstep GmbH (QSG)
Projektpartner
  • Quickstep GmbH (QSG)
  • Audi AG
  • Coriolis Composites GmbH
  • EDAG GmbH
  • Fraunhofer Institut für Chemische Technologien (Fh ICT)
  • Uni Stuttgart – IFB
Finanzierung
BMBF
Laufzeit
November 2011 bis Oktober 2014
Kontakt
Dipl.-Ing. C. Macchione


 

 
DLR@UniST, Projekthaus Luftfahrt: "Virtuelle Zulassungsrouten und Design für Aerostrukturen"

Projektinhalt
Für die Zulassung von Faserverbundstrukturen im Flugzeugbau ist heutzutage ein immenser Material-und Prüfaufwand erforderlich. Um die Zertifizierung von strukturellen Composite-Bauteilen ökonomischer zu gestalten, entwickeln die Projektpartner der Kooperation DLR@UniST numerische Methoden für eine virtuelle Zulassungsroute. Startpunkt des Projekts ist die Prüfung bestehender Material- oder Bauteilanforderungen auf eine mögliche numerische Nachweisführung. Simulationsmethoden die sich für einen Nachweis von Zulassungsanforderungen eignen werden validiert und Lücken in der virtuellen Nachweiskette werden durch die Entwicklung neuer Methoden geschlossen.
Die effiziente Gestaltung der Zertifizierungsrouten von Composite-Primärstrukturen im Flugzeugbau und die damit verbundene Gewichtsreduktion sind die angesteuerten Ziele.
IFB-Beitrag
  • Entwicklung von Zertifizierungsrichtlinien für CS 22/23 und CS25 durch numerische Methoden
  • Simulation von Delaminationen durch Schlagbeanspruchung
  • Simulation von Materialimperfektionen
Projektpartner
Universität Stuttgart und DLR Stuttgart
Finanzierung
Forschungscampus DLR@UniST: Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg, Baden-Württemberg Stiftung GmbH
Laufzeit
2011 – Dezember 2014
Kontakt
Dipl.-Ing. S. Jäger

 

 
 
 
TC² BaWü – Projekt „RTM CAE/CAx"

Projektinhalt
Ziel des Projekts ist die Schaffung einer durchgängigen numerischen Modellierung (Simulation) von neuen Werkstoffen und Bauteilstrukturen, von der Simulation des Fertigungsprozesses bis zu den resultierenden Bauteileigenschaften im Betrieb. Betrachtet wird das RTM-Verfahren.
IFB-Beitrag
  • Modellierung und Beschreibung des Drapierverhaltens
  • Abbildung von Prozessen der zerstörungsfreien Prüfung in der Simulation
  • Modellierung des Werkstoffverhaltens unter statischer Belastung
  • Modellierung von Schädigungsmechanismen
  • Beschreibung der Materialeigenschaften unter Fatiguebelastung
Projektleitung
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - FAST
Projektpartner
  • Fraunhofer Institut für Chemische Technologien (Fh ICT)
  • Fraunhofer Institut für Kurzzeitdynamik (Fh EMI)
  • Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik (Fh IWM)
  • Hochschule Esslingen (HS ES)
  • Hochschule Konstanz (HS-Kon)
  • Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf (ITV)
  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – ITCP
  • Uni Stuttgart – IFB
Finanzierung
Forschungsschwerpunktprogramm Baden-Württemberg
Laufzeit
 Juli 2010 – Juli 2013
Kontakt
Dipl.-Ing. F. Härtel

 

 INFUCOMP – Simulation based solutions for industrial manufacture of large infusion composite parts

Projektinhalt
  1. Faserdeformationscharakterisierung, Preforming
  2. Viskositäts- und Durchlässigkeitscharakterisierung
  3. Infusionssimulation
  4. Infusionsfehlervorhersage, Kostenmodellierung, Optimierung
IFB-Beitrag
Modellierung und Simulation von Vorrichtungen, Membranen und Preforms

Projektleitung

ESI GmbH (Deutschland)

Projektpartner
Ecole des Mines de Douai and Saint-Etienne (Frankreich), Bombardier Aerospace, (GB), University of Cranfield (GB), DAHER Aerospace (Frankreich), ESI Group (Frankreich), ESI GmbH (Deutschland), HEXCEL (Frankreich), INASCO (Griechenland), Israel Aerospace Industries (Israel), Piaggio Aero Industries S.p.A (Italien), Swerea SICOMP (Schweden), Katholieke Universiteit Leuven (Belgien), University Patras (Griechenland)
Finanzierung
CEC FP7
Laufzeit
Oktober 2009 bis September 2013
Kontakt
M.Sc. Justas Sirtautas