Virtuelle Optimierung von Geflecht-Preforms unter Berücksichtigung von Fertigungsaspekten

Abstract

Strukturen aus faserverstärktem Kunststoff mit textiler Geflechtpreform werden seit einigen Jahren vermehrt in der Automobil-, Luftfahrt- und Sportgerätein-dustrie eingesetzt. Der Flechtprozess eignet sich für eine automatisierte Herstellung und ermöglicht einen wirtschaftlichen und schnellen Preforming-prozess für Profilstrukturen. Vor diesem Hintergrund mangelt es an einem effizienten Auslegungsprozess, der die spezifischen Eigenheiten des textilen Fertigungsverfahrens berücksichtigt. Werkstoff und Struktur entstehen beim Flechten simultan. Zudem besteht eine Wechselwirkung zwischen Bauteilgeometrie und Laminateigenschaften, weshalb es wichtig ist, die Prozessparameter in den Auslegungsprozess zu integrieren. Der bestehende Mangel wird in dieser Arbeit behoben, indem eine prozesswis-sensbasierte Auslegungstoolkette für Geflechtstrukturen aus Biaxial- und Triaxialgeflechten realisiert wird. Wesentliche Bestandteile dieser Toolkette sind die prädiktive, numerische Ermittlung der Geflechtlaminat-Steifigkeiten und die Einbringung von Fertigungsaspekten in den Auslegungsprozess. In dieser Arbeit werden zudem Schnittstellen zwischen den Tools entwickelt, die einen automatischen Ablauf ermöglichen. Structures of reinforced plastic with textile braided preform are increasingly used in recent years in the automotive, aerospace and sports equipment industries. The braiding process is suitable for an automated manufacturing and allows an economic and fast preforming process for profile structures. Against this background, it lacks an efficient design process that takes into account the specific characteristics of the textile manufacturing process. Material and structure are generated simultaneously with braiding. Moreover, there is an interaction between the component geometry and the laminate properties, which is why it is important to incorporate the process parameters in the design process. The existing deficiency is remedied in this work by realizing a process-knowledge based design tool chain for braided structures out of biaxial and triaxial braids. Significant parts of this tool chain are the predictive, numerical determination of the braid laminate stiffness and the insertion of production issues in the design process. In this work also interfaces between the tools are developed which allow an automatic sequence.