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Untersuchungen der Anwendbarkeit thermischer FE-Analysen zur Faserbahn-Generierung für die Tailored-Fiber-Placement-Technik

Titel: Untersuchungen der Anwendbarkeit thermischer FE-Analysen zur Faserbahn-Generierung für die Tailored-Fiber-Placement-Technik
Typ:
  • Masterarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

Zur bestmöglichen Ausschöpfung des Leichtbaupotentials von Faserverbundwerkstoffen wird seit einigen Jahren Forschung im Bereich verschiedener Faserablageverfahren (Automated Fiber Placement, Tailored-Fiber-Placement) betrieben. Dadurch ist es möglich die Steifigkeit der Fasern optimal auszunutzen, indem Fasern entsprechend der Beanspruchungsrichtung variabel positioniert werden.

Mit diesen Verfahren ist es möglich die massespezifische Bauteilsteifigkeit signifikant zu erhöhen. Auf Basis eines am IFB entwickelten Tools zur analytischen Berechnung geeigneter Faserorientierungen sollen nun zu realisierende Faserverläufe ermittelt werden.

Problemstellung

Ziel der Arbeit ist es die tatsächlichen Faserpfade aus dem vorhandenen Vektorfeld zu generieren. Gegenstand der Untersuchungen ist die Simulation orthotroper Wärmeleitung an einem zunächst einfachen Beispiel. Am Ende soll die Methode auf ein reales Bauteil übertragen werden. Auf Basis der daraus resultierenden Stickpfade werden abschließend Fasern mit Hilfe der TFP-Maschine abgelegt.

Aufgabe

  • Umfassende Literaturrecherche und Einarbeitung in ABAQUS und Python
  • Simulation der orthotropen Wärmeleitung am einfachen Beispiel
  • Überlegung geeigneter Maßnahmen zur Erstellung eines kontinuierlichen Faserverlaufs
  • Simulation am komplexen Beispiel
  • Generierung des Stickmusters sowie Ablage der Fasern
  • Schriftliche Ausarbeitung und Dokumentation der Ergebnisse

 

Anforderung

  • Grundkenntnisse im Bereich Faserferbundwerkstoffe
  • Grundkenntnisse in Simulation
  • Grundkenntnise im Programmieren, bevorzugt Python