Page 32 - Forschungsbericht 2021 - Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

Insert

Simulationsgestützte Entwicklung von belastungs-, werkstoff-
und prozessgerechten Lasteinleitungselementen für thermoplastische
Faserverbundwerkstoffe

In vielen Bereichen des Leichtbaus hat sich die Nutzung metallischer Inserts Zeitraum
als zuverlässige und effiziente Verbindungstechnik für Faser-Kunststoff-Ver- 01.07.2019 – 31.03.2022
bunde (FKV) etabliert. Bisher wurden derartige Inserts entweder mit hohem
Aufwand bei der Bauteilherstellung oder in einem nachgeschalteten Arbeits- Projektleitung
schritt eingebracht. Mittels eines neuartigen automatisierten Verfahrens kön- Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude
nen sie jedoch während der Bauteilfertigung selbst in den thermoplastischen
FKV warmumformtechnisch integriert werden. Kontakt
Juliane Troschitz
In diesem Verfahren formt zunächst ein Dornwerkzeug ein Loch im erweich- Dr.-Ing. Robert Kupfer
ten Verbund und positioniert darin simultan das Insert. Dies führt zu einer
skalenübergreifend komplexen Werkstoffstruktur mit örtlich variierenden Finanzierung/Förderung
Faserorientierungen und Faservolumengehalten. Für die realitätsnahe Be- Gefördert durch
schreibung des Tragverhaltens derartiger Verbindungen muss die Werkstoff-
struktur der Lasteinleitungszone in den Auslegungsprozess mit einbezogen
werden. Im Rahmen des Vorhabens wird daher eine neuartige Methodik zur
experimentell gestützten virtuellen Tragfähigkeitsanlayse entwickelt. Hierzu Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
werden mit Hilfe der Computertomographie die lokalen Faserorientierungen Projektnummer: 408132410
und Faservolumengehalte in der Lasteinleitungszone auf Mikroskala erfasst.
Anschließend können daraus die lokalen werkstoffmechanischen Eigenschaf-
ten abgeleitet und in ein Finite-Elemente-Modell überführt werden. Dies er-
möglicht die realitätsnahe Abbildung des Deformations- und Schädigungsver-
haltens der Lasteinleitungszone.

FKV-Probekörper mit eingeformtem Insert.

Analyse der lokalen Faserorientierungen für die Übertragung in die Simu-
lationsmodelle.

32