Forschungsdatenbank

Durch das lastpfadgerechte Schichten endlosfaserverst?rkter unidirektionaler thermoplastischer Tapes k?nnen sog. Tapelaminat (TL)-Halbzeuge hergestellt werden. Mit diesen Halbzeugen werden Hybridbauteile im Kunststoffspritzgie?en hergestellt, bei denen das TL zu einer tragenden Schalenstruktur umgeformt und durch das Spritzgie?en um Funktions- und Versteifungselemente erg?nzt wird. Diese vielversprechende L?sung zur Herstellung ressourcenschonender TL-Spritzguss-Hybridbauteilen (TSH) befindet sich in Bezug auf die Auslegung und Berechnung noch im Stand der Forschung und wurde bisher lediglich mit Pilotanlagen umgesetzt. Eine Ursache daf¨¹r ist das Fehlen einer standardisierten und vor allem in der Praxis anwendbaren Auslegungsmethodik f¨¹r diese Bauteile.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird daher eine solche Methodik f¨¹r TSH entwickelt. Teil dieser Auslegungsmethodik ist hierbei u. a. ein Algorithmus, mit dem der optimale Lagenaufbau f¨¹r ein belastetes Bauteil ermittelt werden kann. Grundlage bilden Materialmodelle f¨¹r die Struktur- und Umformsimulation, die charakterisiert und kalibriert werden. Eine Neuerung wird hier die Integration von Nichtlinearit?ten (Matrixmaterial) und die Ber¨¹cksichtigung der Gefahr von Delaminationen bei der Festigkeit sein. Auch werden strukturierte experimentelle Untersuchungen mittels Design of Experiment (DoE) zum Einfluss der Prozessparameter bei der Halbzeug- und Formteilherstellung auf die Ma?haltigkeit (Schwindung/Verzug) und die Mechanik sein. Die Validierung der Methodik erfolgt an einem zu entwickelnden 3D-Validierungs-Pr¨¹fk?rper im Reverse Engineering Verfahren. Die Vorgehensweise wird in einem praxistauglichen User Manual zusammengefasst. Die Auslegungsmethodik sowie die kalibrierten Simulationsmodelle werden auf einen Demonstrator ¨¹bertragen. F¨¹r ein Praxisbauteil (Demonstrator) wird die Prozesskette aufgebaut und optimiert. Erg?nzt werden die Untersuchungen durch eine Anwendung der Methoden des Life Cycle Assessment (LCA).