Mittels Simulation schneller zum FVK-Bauteil

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Stark vereinfacht unterscheidet man bei der Herstellung der aus verstärkenden Fasern und einer Trägermatrix bestehenden Faserverbundwerkstoffe zwischen der Verarbeitung von Prepregs, also bereits mit Harz vorimprägnierter Fasern oder Matten und nicht imprägnierter, also „trockener“ Grundmaterialien. Während Prepregs „lediglich“ in die endgültige Form gebracht werden müssen, um dann unter Druck und Wärme „gebacken“ zu werden, ist bei nicht-imprägniertem Material erst das Halbzeug herzustellen, das durch unterschiedliche Imprägnierungsverfahren mit Harz getränkt und ausgehärtet wird.

Mit Simulation die Entwicklung und Fertigung erleichtern

Konzentriert man sich auf Injektionsverfahren, sind prinzipiell folgende Prozessschritte zu durchlaufen:

• Vorbereitung: Werkzeuge, Zuschnitt

• Drapierung der Gewebe (Ablegen in Form oder Umformung)

• Imprägnierung

• Entformung, Nachbearbeitung

Zwar erscheint dieser Prozessablauf auf den ersten Blick überschaubar, in der Realität jedoch machen die anisotropen Materialeigenschaften und der aufwendige Fertigungsprozess die Auslegung von Verbundfaserbauteilen um einiges aufwendiger. Um die geplanten mechanischen Eigenschaften im Bauteil tatsächlich umsetzen zu können, ist eine Vielzahl von Einflussfaktoren zu berücksichtigen, wie die korrekte Faserorientierung des Materials, faltenfreie Herstellung der Preform, Definition der Materialeigenschaften des Laminats, Einspritzvorgang des Harzes bei den unterschiedlichen Injektionsverfahren.

Die Bewältigung dieser Aufgaben auf der Basis traditioneller Trial-and-Error-Methoden ist alles andere als effizient, denn sie erfordert einen erheblichen zeitlichen und finanziellen Aufwand. Wie in vielen anderen Bereichen auch, bietet die moderne Simulationstechnik hier Werkzeuge, die Entwicklung und Herstellung von Verbundfaserstrukturen deutlich erleichtern.

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