HySTHra – Hybrider SMC-TFP Hinterradrahmen
Am TUM-LCC wird eine Mikro-/Makroflussstudie durchgeführt, um das Tränkungsverhalten von trockenen CFK-Preforms zu untersuchen.
Projektpartner
Biontec Composite Technologies AG, Blackwave GmbH, Propain Bicycles GmbH
Laufzeit
01.11.2018 – 30.09.2021
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags
Motivation
Kohlefaserverstärkte Kunststoffe werden in verschiedenen Branchen aufgrund ihres hohen Leichtbaupotentials eingesetzt. Neben der Luft- und Raumfahrt und der Automobilbranche lassen sich die Vorteile des Verbundwerkstoffs auch in Sportgeräten umsetzen. Zur Senkung der Fertigungskosten werden oftmals Prozesse angewandt, in welchen die Tränkung des Textils simultan zur Aushärtung erfolgt. Mit Hilfe von Füllsimulationen lassen sich diese optimieren. Hierfür wird üblicherweise eine Permeabilität des Textils auf makroskopischer Ebene bestimmt. Nach aktuellem Stand der Forschung bildet dieser Ansatz die Tränkungsprozesse des Textils auf mikroskopischer Ebene zur Vorhersage von Fehlstellen unzureichend ab. Stattdessen ist eine zweiskalige Simulation, welche die Tränkung der Faserbündel berücksichtigt, im Fokus aktueller Forschung.
Vorgehen
Zur Bestimmung des Tränkungsverhaltens der Preforms wird ein mehrskaliger simulativer Ansatz angewandt. Beginnend mit der Mikroskale wird der Fluss des Harzes innerhalb eines Rovings mittels Strömungssimulation betrachtet. Unter der Bestimmung von Ersatzpermeabilitäten wird daraufhin die Textilarchitektur betrachtet (Mesoskale). Dabei werden die Eigenschaften von Geweben, Gelegen und TFP-Preforms hinsichtlich der Tränkung charakterisiert. Diese Ergebnisse dienen als Eingangsgrößen für die Simulation des Füllprozesses der gesamten Preform auf Makroebene. Analog zu den simulativen Betrachtungen werden neue Methoden zur experimentellen Bestimmung der Permeabilität auf Mikro- und Makroebene durchgeführt, um die Simulation zu validieren.
Danksagung
Der Lehrstuhl für Carbon Composites dankt dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie für die Förderung des Projektes HySTHra im Rahmen des Förderprogramms „Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand“.
Ansprechpartner
Maximilian Steinhardt, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba