Modellierung und Simulation des mechanischen Verhaltens von Kohlenstoff-Rovings

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Axel Herrmann
• Subject Area: Lightweight Construction, Textile Technology
• Term: from 2008 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 63444559

Im Rahmen dieses Projektes soll eine Methode zur Simulation des Rovingverhaltens im textilen Ver-arbeitungsprozess entwickelt werden. Dazu wird ein mikromechanischer Ansatz gewählt, der auf Ba-sis des Werkstoffverhaltens der Einzelfilamente und seiner physikalischen Interaktionen wie Faser-Faser-Haftung und -Reibung das Rovingverhalten makroskopisch beschreibt. Das Modell wird in ein Finite Elemente System (FEM) überführt, um ausgewählte Bereiche eines Rovings zu berechnen. Diese Ergebnisse werden anhand von Versuchen evaluiert. Im nächsten Schritt wird ein Partikel-basiertes Berechnungsverfahren entwickelt, um die Simulation des vollständigen Rovings in deutlich verkürzter Rechenzeit zu ermöglichen. Zur Überprüfung der Validität werden für beide Verfahren ver-schiedene Simulationsabläufe definiert, über die die Ergebnisse evaluiert und die Parameter der Sys-teme rekalibriert werden. Mit Hilfe der Ergebnisse lassen sich Vorhersagen für die im textilen Ferti-gungsprozess umsetzbare Faserarchitektur treffen.Diese Technologie hat das Potenzial, in einer CFK-Massenfertigung eingesetzt zu werden und zur Kosten- und Gewichtsreduktion von Bauteilen beizutragen. Jedoch ist es Stand der Technik bei Ände-rung des zu verarbeitenden Fasertyps aufwändige Fertigungsversuche mit stark empirischem Vorgehen zum Erreichen der erforderlichen Qualität durchzuführen. Ziel ist es, diesen Prozess zu beschleunigen.

• DFG Programme: Research Grants