Kompetenzfeld
Bauweisen
Strukturoptimierung & Funktionsintegration
Das Kompetenzfeld
Das Kompetenzfeld Bauweisen umfasst die beanspruchungs- und fertigungsgerechte Entwicklung von optimierten Leichtbaustrukturen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (FKV) sowohl für neue Anwendungen als auch für die Substitution bestehender Konstruktionen aus anderen Werkstoffen.
Eingesetzt werden Finite-Elemente-Programmsysteme (z.B. ABAQUS, ANSYS), spezielle Vernetzungs- und CAD-Programme (z.B. ANSA, SolidWorks) und Optimierungstools (z.B. TOSCA, Isight) sowie eigenentwickelte Subroutinen zur Modellierung und Beschreibung von Festigkeit und Versagensmechanismen von FKV (Festigkeitskriterien, Degradation, nicht-lineare Materialmodelle, Einheitszellenmodellierung).
Branchen & Anwendungen
Branchen
Anwendungen (Beispiele)
Energie
Diverse
Medizintechnik
Diverse
Maschinenbau
schnell bewegte Maschinenteile, Verkleidungsteile
Automobilbau
Karosseriestrukturen, Außenhaut, Spoiler und Windabweiser, Innenverkleidungen
Luft- & Raumfahrt
Flügel-, Leitwerk-, Rumpfstrukturen; Clips und Cleats
Baugewerbe
Faserverstärkter Beton
Maschinenbau
Polymere Gleitlager und komplexe Bauteile
Automobilbau
Strukturbauteile & Sekundärstrukturen
Luft- & Raumfahrt
Sekundärstrukturen
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile, Kolben- und Walzenbeschichtungen, Rotor-/Statorsysteme
Automobilbau
Lager und Lagerwerkstoffe
Baugewerbe
Dauerhafte Armierungen, Isolationsschäume
Energie
Zähmodifizierte Polymermatrizes
Maschinen- und Anlagenbau
Walzenbezüge, Gleitlager
Luft- & Raumfahrt
Multifunktionale Matrizes
Mobilität
Biobasierte Schäume, Tribologische Beschichtungen
Medizintechnik
Röntgentransparente Implantate
Maschinen- und Anlagenbau
Werkstoffintegrierte Sensoren
Mobilität
Adaptive aerodynamische Elemente
Energie
Druckbehälter, Hochspannungsisolatoren, Kraftstofftanks, Rotor-Getriebe-Welle (Windkraft)
Sport & Freizeit
Fahrradzubehör (z.B. Flaschenhalter, Ritzel oder Lenker), Schläger (z.B. für Tennis oder Hockey), Sportschuhe (3D-gedruckte individuelle Sohle)
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile, Wellen, Prototypen, Motoreinhausungen, Spalttöpfe
Automobilbau
Karosseriestrukturen, Antriebswellen, Strukturbauteile, Kraftstofftanks, Druckbehälter
Luft- & Raumfahrt
Rumpf- und Leitwerkstrukturen, Stabstrukturen, Fensterrahmen, ISO-Grid-Strukturen
Energie
Infusionssimulation für Rotorblätter
Sport & Freizeit
Drapiersimulation für Helme
Mobilität
SMC-Pressformsimulation für Automobilkarosserieteile und Thermoformsimulation von Flugzeugstringerprofilen
Energie
Diverse
Medizintechnik
Diverse
Maschinenbau
schnell bewegte Maschinenteile, Verkleidungsteile
Automobilbau
Karosseriestrukturen, Außenhaut, Spoiler und Windabweiser, Innenverkleidungen
Luft- & Raumfahrt
Flügel-, Leitwerk-, Rumpfstrukturen; Clips und Cleats
Energie
Infusionstechnologien für Rotorblätter
Sport & Freizeit
Feststoffharze für den Yachtbau
Mobilität
Datenerfassung und durchgängige RTM-Simulationsketten
Energie
Windkraftblätter, Speichersysteme
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile
Automobilbau
Fahrwerkstrukturen
Maschinenbau
Hochbeschleunigte Maschinenteile, Gehäuse
Automobilbau
Stoßfängerträger, Crashabsorber, Innenverkleidungsteile
Luft- & Raumfahrt
Verbindungen, Streben
Energie
Druckbehälter, Rotorwellen
Medizintechnik
Röntgentransparente Implantate, Orthesen
Sport & Freizeit
Fahrradrahmen
Maschinenbau
Schnell bewegte Maschinenteile
Automobilbau
Karosserie- und Fahrwerkstrukturen
Luft- & Raumfahrt
Rumpf- und Leitwerkstrukturen, Hochauftriebskomponenten
Spezielle Leistungsmerkmale
- Validierung von Konstruktion und Berechnung durch experimentelle Prüfung
- FE-Einheitszellenmodell zur Steifigkeits- und Festigkeitsvorhersage 3D-verstärkter Laminate
- Berücksichtigung von nichtlinearem Werkstoffverhalten
- Druckbehältertool (vom Wickelprozess bis zur Auslegung)
- Topologieoptimierung
- Mehraxiale Prüfung (bis zu 6 Prüfzylinder)
- Komponentenprüfung unter definierten klimatischen Bedingungen innerhalb der Klimakammer
- Algorithmus zur Faserwinkelbestimmung aus CT-Messung
- Expertise zu Lasteinleitung in dickwandige Bauteile
- Kopplung zahlreicher Monitoringmöglichkeiten (optische 3D-Verformung, Acoustic Emission, in-situ CT, etc.)
Werkstoffe und Fragestellungen
Typische Werkstoffe
- GFK
- CFK
- Duroplaste, Thermoplaste
- Faserverstärkter Spritzguss
- 3D-Druck Material
Typische Fragen
- Wie können endlosfaserverstärkte Bauteile in Kombination mit 3D-Druck individualisiert hergestellt werden?
- Können metallische Implantate und Orthesen durch eine leichtere faserverstärkte Bauweise mit angepasster Steifigkeit ersetzt werden?
- Ist es möglich durch in-situ Prüfungen Schädigungsbeginn und -fortschritt im Material zu identifizieren und in der Simulationen abzubilden?
Leitung
Nicole Motsch-Eichmann
Leiterin Bauweisen
Spezielle Expertise
Bauweisenentwicklung und Konstruktion von Faserverbundstrukturen, Finite Elemente Berechnung (statisch), Entwicklung von Lasteinleitungsbereichen, Experimentelle Prüfung von Komponenten und Bauteilen, Topologie- und Shapeoptimierung
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Spezielle Leistungsmerkmale
Werkstoffe und Fragestellungen
Projekte
Veröffentlichungen
Programmbereich
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Projekte in diesem Kompetenzfeld
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Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld
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