TRANSITION – Tool-Part-Interaction simulation process linked to laminate quality

Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt in der Einsatz eines Prozesssimulationswerkzeugs zur Reduzierung der Entwicklungskosten, Zeit und Ausschussraten der komplexen und hochintegrierten faserverstärkten Teilen, die mit Verwendung der Autoklaven hergestellt werden.

Projektpartner
Saab AB, Linköping, Schweden

Laufzeit
30.08.2016 – 31.12.2019

Fördergeber
Europäische Kommission

Motivation
Die Verwendung des traditionellen Trial-and-Error-Ansatzes zur Herstellung komplexer und hochintegrierter kohlefaserverstärkter Kunststoffteile (CFK) führt zu hohen Entwicklungszeiten und -kosten. Zusätzlich führt die inhärente Variabilität in der Herstellung zu Variationen in der endgültigen Teilequalität, wie ungleichmäßige Kompaktierung der Teile und Porosität, was das Risiko einer Erhöhung der Ausschussraten birgt. Das Ziel dieses Projekts ist es, die oben genannten Herausforderungen zu beseitigen, indem bereits in der Entwurfsphase ein Prozesssimulationswerkzeug entwickelt und eingesetzt wird. Dieses Tool wird zur Vorhersage des Kompaktierungsverhaltens von CFK-Teilen aus Autoklaven-Prepregs und des daraus resultierenden Porengehalt in diesen Teilen verwendet.

Vorgehen
In dieser Studie wurde ein Materialmodell zur Beschreibung des Konsolidierungsprozesses von Prepregs während der Autoklavenverarbeitung entwickelt. Um Eingaben für dieses Modell zu generieren, wurden die Prepregs hinsichtlich ihrer Kompaktierung, Reibung und Biegesteifigkeit umfassend charakterisiert. Ein Blasenwachstumsmodell wurde in den Simulationsworkflow integriert, um das Wachstum und den Kollaps von Hohlräumen zu verfolgen und die endgültige Porositätsverteilung vorherzusagen. Diese Modelle werden mit L- förmigen Laminaten validiert, die ein vereinfachtes Beispiel für ein komplexes CFK-Teil darstellen. Zu diesem Zweck werden der Kompaktierungsdruck während der Autoklavenherstellung von L-förmigen Laminaten, ihre endgültige Dickenverteilung und ihr Porengehalt verwendet.

Publikationsliste
Copony, M.; Hartmann, M.P.: Towards a simulation strategy to predict laminate quality and porosity for partially impregnated CFRP prepregs. CAMX (The Composites and Advanced Materials Expo.) Conference Proceedings. Orlando, Florida, USA, September 11-14, 2017.

Danksagung
Dieses Projekt wurde vom Clean Sky 2 Joint Undertaking im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont 2020“ der Europäischen Union im Rahmen der Finanzhilfevereinbarung Nr. 717145 finanziert. Diese Veröffentlichung spiegelt nur die Ansichten des Autors wieder und die Europäische Union haftet nicht für jegliche Verwendung die darin enthaltenen Informationen.