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Im Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM werden numerische Bewertungsverfahren für Faserverbunde entwickelt. Ein neues internetfähiges Konstruktions-Tool organisiert die Kommunikation mit dem externen Anwender.
Faserverbundwerkstoffe sind moderne Leichtbauwerkstoffe mit einem hohen Innovationspotential. Durch die Verwendung sogenannter Endlosfasern, hochfester Fasern mit Längen in der Grö-ßenordnung der Bauteilabmessungen, können Materialien mit Lei-stungskennwerten geschaffen werden, die andere Werkstoffe nicht annähernd er-reichen. Im Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und Halle werden Faserverbund-werkstoffe und deren Einsatzmöglichkeiten mit experimentellen und rechnerischen Methoden weiterentwickelt.
Gilt die Fertigung und Verarbeitung von Metallteilen als technologisch ausgereift und weitverbreitet, so besteht auf dem Gebiet der Faserverbundwerkstoffe zum Teil noch erheblicher Entwicklungsbedarf. Besondere Probleme bereitet die Verbindungstechnik für Faserverbundteile, auch im Hinblick auf die konstruktive Auslegung von Fügeverbindungen mit Faserverbunden. Aufgrund der Besonderheiten der Faserverbunde kann das aus der Metallbauweise bewährte Vorgehen nicht ohne weiteres auf Faserverbund-Fügeverbindungen übertragen werden. Die Gründe dafür liegen in der extremen Vielfalt von Varianten im Aufbau faserverstärkter Laminate wie Gewebe- und UD-Verstärkung, Faser- und Matrixtypen, Lagenanzahl und -dicke, Faserorientierungen. Damit sind unterschiedlichen Versagensprozesse verbunden, die sich erheblich auf die Festigkeiten auswirken.
So kann in der Regel auch vom erfahrenen Faserverbund-Konstrukteur derzeit nicht zuverlässig beantwortet werden, ob beispielsweise eine Änderung der Stapelfolge im Laminat, Veränderungen in den Faserorientierungen oder den Nietquerschnitten, die im Prozess einer Optimierung der Gesamtkonstruktion erforderlich werden können, die Festigkeit der Fügeverbindung entscheidend verändern. Bisher ist es nicht hinreichend gelungen, einfache Zusammenhänge zu identifizieren. Die zuverlässige Bewertung von Fügeverbindungen mit Faserverbundwerkstoffen erfordert deshalb in der Regel aufwendige FE-Berechnungen mit speziellen Versagensansätzen. Besonders für kleine und mittlere Unternehmen ist der damit verbundene wirtschaftliche Aufwand (qualifiziertes Personal, Softwarelizenz, leistungsfähige Rechnertechnik, Systembetreuung) aber nicht zu realisieren.
Im Rahmen eines von der AiF geförderten Vorhabens wurde am Fraunhofer IWM in Halle ein Schnittstellen-Tool geschaffen, das die Kommunikation zwischen dem externen Anwender und den am IWM entwickelten FE-basierten Bewertungsverfahren für Faserverbunde organisiert. Der Nutzer kommuniziert über eine interaktive grafische Benutzeroberfläche, in der die erforderlichen Eingaben abgefragt sowie die Ergebnisse dargestellt werden. Der Informationsaustausch erfolgt in einer für den praktischen Konstrukteur verständlichen Sprache, die speziellen Probleme der FE-Modellierung bleiben für den Anwender unsichtbar.
Mit diesem neuartigen Konzept werden das Know-How und die Rechenleistung via Internet Anwendern zur Verfügung gestellt und auf diese Weise auch für kleine und mittlere Unternehmen kostengünstig zugänglich gemacht. Der Anwender muss lediglich über einen Internet-Zugang und einen entsprechenden Browser verfügen. Eine HTML-kodierte Oberfläche führt den Konstrukteur zu den notwendigen Eingaben. Die Berechnung wird am IWM vollautomatisch gestartet, die Ergebnisse werden ohne Verzug über das Internet zugänglich gemacht.
Das Konzept bietet eine Reihe weiterer Vorteile: Da die Bewertungssoftware am IWM installiert ist, sind Weiterentwicklungen sofort für alle Nutzer verfügbar. Der Anwender kann durch die Vergabe individueller Lizenzschlüssel Zugang auf spezielle persönliche Module erhalten. Sämtliche Probleme, die in der Regel bei der Ausführung rechenintensiver Jobs auftreten, werden von Seiten des IWM behandelt.
Ansprechpartner:
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik
Dr.-Ing. Ralf Schäuble
Heideallee 19
06120 Halle
Tel: 03 45 - 55 89 - 1 51
Fax: 03 45 - 55 89 - 1 01
E-Mail sbl@iwmh.fhg.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Werkstoffwissenschaften
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
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