Simulations-Technologie Simulation unterstützt Entwicklung von Composite-Bauteilen

Die Akzeptanz von Faserverbundstoffen hängt auch davon ab, dass verlässliche Aussagen zur Machbarkeit in der Herstellung und zu Bauteilkosten getroffen werden können. Simulationstechniken optimieren die Faserverbundstruktur und unterstützen die Entwicklung von Bauteilen aus Composite-Materialien. Dabei müssen die Simulationswerkzeuge immer den Stand der Forschung bei den Versagenskriterien widerspiegeln.

Anbieter zum Thema

CADFEM Germany GmbH

COSCOM Computer GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Die Nutzung von Simulations-Software ist in der heutigen Produktentwicklung allgemeiner Standard. Dagegen ist eine effiziente Auslegung und Analyse von Faserverbund-Strukturen mit Hilfe von FEM-Software bisher nur einigen wenigen Applikationen vorbehalten. Im Composite-Bereich liegt die besondere Herausforderung darin, die einzelnen Know-how-Komponenten aus der parametrischen CAD-Technologie, der FEM-Software sowie einer assoziativen Kopplung von Konstruktions- und Simulationsanwendung mit dem Erfahrungswissen bei der Verwendung von Faserverbund-Werkstoffen in einer prozessorientierten Optimierungskette zusammenzubringen.

Simulation zur Gewichtsreduktion von Composites-Rotorblättern

Dr-Ing. Matthias Hörmann, Bereichsleiter Service der Cadfem GmbH, Grafing b. München, wird auf derFachtagung Carbon Composites 2011 Simulationswerkzeuge zur Beschreibung der komplex aufgebauten Werkstoffe vorstellen. In seinem Vortrag stellt Hörmann Innovationen anhand von Praxisbeispielen aus unterschiedlichen Branchen und Anwendungen vor.

Hörmann erläutert: „So sind in der Windenergie beispielsweise bei der Auslegung und Optimierung der Composite-Strukturen mit Hilfe von Simulations-Software diverse Vorgaben und Randbedingungen bezüglich der Rotorblattkonstruktion beziehungsweise ihrer Modifikationsmöglichkeiten zu beachten.“ Hier sei insbesondere auf die Steifigkeit und Festigkeit, die Strukturstabilität, den Schwerpunkt, die dynamischen Eigenschaften und die Lebensdauer des Rotorblattes verwiesen.

Bei Einhaltung dieser Vorgaben und Randbedingungen besteht das Optimierungsziel darin, die Gesamtkosten zur Fertigung des Rotorblattes sowie sein Gesamtgewicht möglichst niedrig zu halten. Davon können auch weitere Bauteile wie Lager, Getriebe, Tower und andere Bereiche profitieren, da sie bei einem geringeren Rotorblattgewicht auch kleiner dimensioniert werden können.

CAD- und CAE-Software berücksichtigen auch fertigungstechnische Parameter für Composites

Neben einer einfachen Bedienung sowie der Schaffung einer durchgängigen Software müssen verschiedenste fertigungstechnische Parameter berücksichtigt werden. Dazu gehören unter anderem die Abmessungen des Rohmaterials, die Anzahl der zusammenhängenden Lagen (die auch als Indikator für die notwendige Arbeitszeit dienen) sowie die parametrisierten Materialkosten auf der Ebene der verfügbaren technischen Textilien. Auf dieser Grundlage lassen sich mit ausgereiften Iterationskonzepten realitätsnahe Simulationen durchführen, die innerhalb einer geschlossenen Optimierungskette zu belastbaren Ergebnissen führen.

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