Swim-RTM

Durch die Mitarbeit im Swim-RTM Konsortium intensiviert DYNAmore einmal mehr die Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet der Faserverbundwerkstoffe. Zusammen mit Partnern aus der Hochschulforschung wie zum Beispiel der Universität Stuttgart (ITV Denkendorf), der FH Kempten, der FH Regensburg und der Bundeswehruniversität in München sowie den Industriepartnern FluiDYNA und der BMW AG als beratendes Unternehmen sollen Algorithmen und Werkzeuge zur produktionstechnischen Auslegung von Bauteilen mittels der RTM-Methode (Resin-Transfer-Molding) entwickelt werden. LS-DYNA soll hierbei sowohl für den strukturmechanischen als auch den thermo-fluiden Lösungsansatz angewendet werden.

Faserverstärkte Kunststoffe sind wichtige Werkstoffe im Leichtbau, da sie hervorragende Werkstoffeigenschaften bezüglich Festigkeit und Steifigkeit im Verhältnis zum Materialgewicht besitzen. Derzeit werden besonders in der Automobilindustrie Möglichkeiten für eine effiziente Massenfertigung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen untersucht. Hierbei ist der belastungsgerechten Orientierung der Verstärkungsfasern hohe Bedeutung beizumessen. Für die industrielle Massenfertigung derartiger Bauteile stellt das RTM-Verfahren eine aussichtsreiche Methode dar. Hierbei wird ein den Kraftflüssen entsprechend hergestelltes Fasergewebe oder -gelege in die Negativform des späteren Bauteils eingelegt, die Form wird geschlossen und Harz mit Überdruck an Injektionspunkten in das Gewebe eingeleitet.

Im Rahmen des nun geförderten Projektes soll ein Softwarewerkzeug entwickelt werden, welches eine Analyse und Optimierung der Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen im RTM-Verfahren auf Basis einer Simulation ermöglicht und somit die Grundlagen zur Vorhersage von Bauteileigenschaften zur Verfügung stellt. Das Simulationswerkzeug soll wahlweise die Verwendung sehr leistungsfähiger GPUs (Graphical Processing Units) unterstützten und ggf. erweiterbare Strömungscodes mit dem FE-Löser LS-DYNA zusammenführen. Ziel ist es strukturmechanische Bauteileigenschaften durch FE-Simulationen von textilen Flächen bzw. Halbzeugen auf Basis von Mikro- und Makromodellierung sowie strömungsmechanische Vorgänge während der Harzinjektionsphase des Herstellungsprozesses in Kombination zu analysieren. Beide Problemstellungen müssen gekoppelt betrachtet werden um eine Optimierung von Bauteileigenschaften und Herstellprozess zu gewährleisten.

Im Einzelnen ermöglicht dies:

• Gezielte Auslegung des Fertigungsprozesses für geometrisch komplexe, endlos-faserverstärkte Faserverbundbauteile
• Genauere Kenntnis der Änderungen wichtiger Halbzeug-Parameter durch den Fertigungsprozess, wie die Faserlage und -ausrichtung und Permeabilität, und somit exaktere Vorhersage der Eigenschaften des Endproduktes und ganzheitliche Bauteiloptimierung
• Optimierung hinsichtlich Harzinjektion innerhalb kürzester Zeit, somit reduzierte Fertigungszeiten
• Optimierte Positionierung der Ein- und Auslässe für die Harzinjektion, somit effizienterer Einsatz kostenintensiver Materialien
• Sicherstellung einer gleichbleibenden Bauteilqualität durch bessere Kenntnis des Fertigungsprozesses und Ermöglichung einer industriellen Massenfertigung