Page 52 - ITM Jahresbericht 2020

Jahresbericht 2020

Simulationsgestützte Entwicklung textiler Strukturen und Prozessketten
für Hochleistungswerkstoffe
Simulation-based development of textile structures and process chains for
high-performance materials

• Strukturmodellierung von Garnen und Textilien auf Mikro-, Meso- und Makroskala für Anwendungen
u. a. in Medizintextilien, Faserverbundstrukturen, Betonbewehrungen oder Textilmembranen /
Structural modelling of fabrics on the micro-, meso- and macro-scale for applications in medical textiles, fibre-
reinforced composite structures, concrete reinforcements or textile membranes
• Prozesssimulation textiler Fertigungsprozesse und Umformvorgänge / Process simulation of textile
manufacturing processes and forming operations

• Struktursimulation Technischer Textilien zur virtuellen Bestimmung der strukturmechanischen
Eigenschaften und Auslegung der textilen Werkstoffe / Structural simulation of technical textiles for virtual
determination of the structural-mechanical properties and design of textile materials
• Aufbereitung der Ausgangsinformation für weitere Strukturanalyse des Verbundbauteils / Preparation
of the input information for further structural analysis of the composite component

Das ITM ist in den Bereichen numerische Modellie-
rung und Simulation von textilen Strukturen und
textilen Fertigungsprozessen besonders ausgewie-
sen. In einer Vielzahl von Projekten werden Modelle
auf verschiedenen Skalen vom Garn, über das tex-
tile Halbzeug bis zum Composite erfolgreich entwi-
ckelt, validiert und angewendet.

Im IGF-Projekt „Entwicklung von hochdrapierbaren
Thermoplastfaserverbunden aus recycelten Car-
bonstapelfasern mit hohem Leistungsvermögen
für komplex geformte Composites (rCF-TFS)“ wer-
den recycelte Carbonfasern in Hybridstreckenbän-
dern verarbeitet und aus diesen Composites herge-
stellt. Dabei werden geometrische Einflüsse wie z. B.
Orientierung, Länge und Welligkeit der Stapelfasern
auf die Verbundfestigkeit und -steifigkeit simulativ
untersucht. Die Simulation der Verbundgeometrie
wird auf der Mikroskala mit Balkenelementen unter
Verwendung stochastischer Verteilungsfunktionen
durchgeführt und mithilfe von Verbundzugversu- Mesoskalen-Modell eines 4-lagigen Mehrlagengestricks:
Einheitszelle (oben) und Umformsimulation (unten) /
chen validiert. Mit dem validierten Modell werden Meso-scale model of a weft-knitted fabric with 4 layers of
Wirkzusammenhänge zwischen der Faserstruktur reinforcing yarns: unit cell (top) and the forming simulation
und den Verbundeigenschaften simulativ ermittelt (bottom)
und diese für die Produktion der Hybridstreckenbän-
der bereitgestellt. Im sächsischen Cluster AMARETO kooperieren Ins-
titute der TU Chemnitz, der TU Bergakademie Frei-
berg, der TU Dresden und das Fraunhofer-IWU in
Chemnitz miteinander. Im Dresdener Projektteil
werden hybride Leichtbaustrukturen bestehend
aus Leichtmetallen und textilverstärkten Thermo-
plasten entwickelt. Der textile Teil der Prozesskette
wird dabei durch das ITM übernommen. Es werden
Mehrlagengestricke aus Carbonrovings und Poly-
amid 6.6 gefertigt, charakterisiert und in numeri-
schen Modellen abgebildet. Neben einem auf Scha-
lenelementen basierenden und damit effektiven
makroskopischen Modell werden auch mesoskopi-
Einheitszelle der Stapelfasergarns (Simulationsergebnis- sche Modelle basierend auf Balken- bzw. Schalen-
se) / Unit cell of staple fiber yarn (simulation results) elementen entwickelt. Damit ist der Nutzer in der

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