Virtuelle Prozess- und Bauteilanalyse Mittels Simulation schneller zum FVK-Bauteil

Leichtbau ist das Gebot der Stunde. Immer stärker rücken deshalb Faserverbundwerkstoffe in den Fokus. Doch um die positiven Eigenschaften optimal für die Produktentwicklung nutzen zu können und Fertigungsprozesse effizient zu planen, sind Simulationsprogramme mit entsprechenden Werkzeugen unverzichtbar.

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Das Gewichtseinsparungspotenzial durch den Einsatz von Faserverbundwerkstoffen ist erheblich. In der Flugzeugindustrie werden Faserverbundwerkstoffe beispielsweise schon seit längerem mit steigender Tendenz genutzt. Liegt ihr Anteil beim Airbus A 380 bei etwa 25 %, so sind es beim Boeing Dreamliner 787 sogar knapp 50 %. Auch in anderen Industriesegmenten, wie dem Maschinenbau, steht man davor, die Vorteile des modernen Werkstoffs vermehrt zu nutzen.

Simulation kostengünstiger als herkömmliche Trial-and-Error-Methoden

Es mag Anwendungsbereiche in der Technik geben, wo man geteilter Meinung sein kann, ob und in welchem Umfang numerische Simulationen notwendig oder sogar sinnvoll sind. Für die Entwicklung und Fertigung von Bauteilen aus Verbundfaserwerkstoffen stellt sich diese Frage hingegen kaum.

Die heute verfügbaren Simulationswerkzeuge unterstützen die einzelnen Prozessschritte. Sie eröffnen außerdem Optimierungsmöglichkeiten, die mit herkömmlichen Trial-and-Error-Methoden und physischen Prototypen nicht gegeben sind beziehungsweise die den zeitlichen und finanziellen Aufwand in einem kaum akzeptablen Umfang ansteigen lassen würden.

Langwierige Fertigungsverfahren von Faserverbundwerkstoffen

Neben den Kosten – Carbon ist etwa fünfzigmal teurer als Stahl – sind es vor allem die sehr aufwendigen und langwierigen Fertigungsverfahren, die den Umgang mit Faserverbundwerkstoffen so schwierig machen. In der Vergangenheit haben deshalb diese Werkstoffe, speziell bei größeren Stückzahlen, nur eine Außenseiterrolle gespielt. Hinzu kommt, dass eine neue, ingenieursmäßige Vorgehensweise verlangt wird und die vielfältigen komplexen Zusammenhänge neben hoher Sorgfalt bei Auslegung und Planung auch Erfahrung erfordern, die in vielen Fällen allerdings kaum vorhanden ist.

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