Strömungsmechanische Simulationen zur Herstellung von Faserverbundbauteilen

Mit dem Ziel einer flächendeckenden und effizienten Elektro-Mobilität steht der Faserverbund-Leichtbau stark im Fokus der Forschung und Entwicklung im Mobilitäts-Sektor. Besonders die Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen in der Automobilindustrie stellt dabei hohe Anforderungen an die Produktion bezüglich Prozesszeit, Reproduzierbarkeit und Automatisierbarkeit. Aus diesem Grund muss bereits in einer frühen Entwicklungsphase der Herstellungsprozess bei der Bauteilgestaltung berücksichtigt werden. Um dies kostengünstig realisieren zu können, ist der Einsatz von Prozesssimulationen unabdingbar.
Die Verarbeitung der thermoplastischen oder duromeren Kunststoffe geschieht in der Regel im schmelzflüssigen Zustand. Mit Strömungssimulationen werden die Fließ- oder Infiltrationsprozesse abgebildet und ermöglichen somit eine effiziente virtuelle Prozessauslegung. Die Ziele hierbei reichen von der initialen Absicherung der Herstellbarkeit, über die Auslegung der Prozessparameter und -steuerung, bis hin zur ganzheitlichen Bauteiloptimierung entlang einer CAE-Kette.
Die strömungsmechanischen Simulationen müssen sehr unterschiedliche, komplexe Prozesse abbilden und dabei möglichst effizient sein, um auch Prozessoptimierungen zu ermöglichen. ... mehrIm Rahmen des Vortrags werden anhand der kurz- und langfaserverstärkten Prozesse „Spritzgießen“ und „Fließpressen“ sowie der endlosfaserverstärkten Prozesse „Resin Transfer Molding“ und „Nasspressen“ die jeweils genutzten Simulationsmethoden erläutert. Zudem werden anhand von Anwendungsbeispielen die aktuellen und zukünftigen Herausforderungen der Prozesssimulationen diskutiert.