Prozesssimulation
Digitale Abbildung von Fertigung
Das Kompetenzfeld
Prozessmodellierung und -simulation sind die Eckpfeiler der Digitalisierung und Industrie 4.0. In diesem Kompetenzfeld liegt der Fokus auf der Entwicklung von Simulationsmethoden, CAE-Workflows und Materialmodellen für die systematische Optimierung aller Fertigungsprozesse zur Herstellung von Faserverbundbauteilen.
Mit anwendungsspezifisch implementierten Simulationswerkzeugen auf Basis kommerzieller und/oder Open Source CAE-Software werden systematische Untersuchungen zur Optimierung von Prozessparametern, Werkzeugen, Bauteilgestaltung, Sensorpositionierung und Halbzeugauswahl durchgeführt. Darüber hinaus werden Softwaretools für den Datentransfer innerhalb durchgängiger Simulationsketten, z.B. für die Übertragung von Prozesssimulationsergebnissen in mechanische Bauteilsimulationen, entwickelt. Schließlich wird auch die Entwicklung und Validierung individueller Werkstoffmodelle auf der Basis selbst entwickelter experimenteller und numerischer Methoden zur Werkstoffcharakterisierung betrachtet.
Die Forschungsinhalte orientieren sich an den Verbundwerkstoff-Schlüsseltechnologien Thermoformen, Fließpressen, Liquid Composite Molding (LCM) und Induktionsschweißen, die die experimentellen Aktivitäten des Programmbereichs Verarbeitungstechnik ergänzen.
Aktuelle Forschungsthemen
- Schnellere Prozesssimulationen durch Modellordnungsreduktion und Maschinelles Lernen
- Thermoformsimulation für maßgeschneiderte Preforms aus unidirektional verstärkten Materialien
- Simulation von Tiefziehprozessen mit Tapes auf Basis recycelter Kohlenstofffasern
- Simulation/Analyse von Fluid-Struktur-Interaktionen (Hydrodynamische Kompaktierung)
- Materialmodelle für C-SMC mit sehr hohem Faservolumenanteil
Branchen & Anwendungen
Spezielle Leistungsmerkmale
- Neueste kommerzielle und Open Source Softwarepakete
- Automatisierbare Skripte (z.B. Python) für Datenströme und Parameterstudien
- Modulares Schalen- und Balkenelement-Materialmodell zur genauen Vorhersage der Faserorientierung, z. B. in Organoblechen
- Benutzerdefiniertes Materialmodell für C-SMC-Materialien ("Kompaktierung" und "Fließen")
- One-stop-shop: Notwendiger Input und Validierungsdaten können in-house erzeugt werden
- Hochqualifiziertes Team mit langjähriger Erfahrung
Werkstoffe und Fragestellungen
Typische Werkstoffe
- GFK, CFK
- Duroplaste und Thermoplaste
- Kontinuierliche und diskontinuierliche faserverstärkte Systeme
Typische Fragen
- Wie können Faserorientierungen und Faltenbildung beim Thermoformen von Organoblechen vorhergesagt werden?
- Wie verhalten sich unterschiedliche Halbzeuge im Pressprozess?
- Wie kann die Füllzeit in LCM-Prozessen durch adaptierte Angussszenarien optimiert werden?
- Wie kann beim kontinuierlichen Induktionsschweißen eine Online-Regelung umgesetzt werden?
Miro Duhovic
