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DER KONSTRUKTEUR 4/2016

DER KONSTRUKTEUR 4/2016

WERKSTOFFTECHNIK

WERKSTOFFTECHNIK STATEMENT 03 Am Biegeträger „Eiffelturm“, einem praxisnahen Versuchsbauteil, wird die Verbesserung in der Vorhersagequalität deutlich: Die optimierte Faserorientierung (oben) führt zu einer Simulation des Bruchverhaltens (mitte), die außerordentlich gut mit dem realen Bruchverhalten übereinstimmt (unten) 04 Festigkeitsanalyse unter statischem Innendruck: Links: Lokale Beanspruchung, in den roten Bereichen ist das Material überbelastet. Die Pfeile kennzeichnen den kritischen Bereich. Oben wird der Probekörper von außen, unten von innen gezeigt. Rechts: Hochgeschwindigkeitsaufnahmen beim Versagen; Rissentstehung entsprechende Passagen enthalten. Sie reichen aber für den Erfolg des Projekts nicht aus, und sind so ein vermeidbares Risiko für das Projekt. Abhilfe ist hier möglich, wenn die Entwicklungsabteilungen ihren Bedarf an relevanten Werkstoff-Informationen intern früh und aktiv zu Gehör bringen. Nur so können die Ingenieure und Konstrukteure wichtige Bauteile in kürzester Zeit und mit größtmöglicher Präzision auslegen. Dr. Michael Döppert, Chefredakteur Der reale Werkstoff, wie hier faserverstärkter thermoplastischer Kunststoff, erhält sein digitales Abbild, mit dem vor dem ersten real erzeugten Spritzgussteil bereits digitale Prototypen erstellt werden können. Die digitale Berechenbarkeit wird zu einem Mehrwert für den Werkstoff und damit für die Konstruktion. Das passt absolut in das Weltbild und die Wertschöpfungskette einer Industrie 4.0. Weiterentwicklung des Simulationswerkzeugs Im Simulation Engineering der BASF in Ludwigshafen wird die mechanische Berechnung von anisotropen Kunststoffen seit Jahren in Kundenprojekten eingesetzt. Das CAE-Werkzeug Ultrasim ist dabei zum universell einsetzbaren Hilfsmittel für eine erfolgreiche Projektbearbeitung geworden. Inzwischen ist es auch gelungen, die Simulation des Spritzgießprozesses bezüglich der exakten Vorhersage der Faserorientierung deutlich zu verbessern. Das Konzept: Die simulierte Faserorientierung wird an ausgewählten Orten im Bauteil mit der gemessenen Orientierung im Bauteil verglichen. Die Optimierungsaufgabe besteht dann in der effizienten, automatisierten Anpassung der numerischen Modellparameter, so dass Messung und Simulation möglichst gut zusammenpassen. Wie die Untersuchungen gezeigt haben, kann mit diesen optimierten Faserorientierungs-Modellparametern die Genauigkeit mechanischer Simulationen mittels Ultrasim weiter erhöht werden – sowohl bezüglich der Vorhersage von Steifigkeiten als auch des genauen Versagensmechanismus. Weitere Untersuchungen ergaben, dass auch das Verzugsverhalten von komplexen Kundenbauteilen mit Hilfe der optimierten Faserparameter zu einer Genauigkeitssteigerung führt. Bilder: Fotolia, 01 - 04 BASF SE, Ludwigshafen www.basf.de 96 Der Konstrukteur 4/2016

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