24.06.2011

Jade Hochschule - Wilhelmshaven/Oldenburg/Elsfleth

Neue Software berechnet Leistungsfähigkeit von Verbundwerkstoffen

Forscherteam der Jade Hochschule entwickelt die Software „TapeStation“

Wilhelmshaven. Ein Forscherteam der Jade Hochschule entwickelte zusammen mit Ingenieuren des Oldenburger Unternehmens SWMS Systemtechnik eine Software, mit der das Erzeugen von kohlenstofffaserverstärkten Bauteilen simuliert und deren Fertigung automatisiert werden kann. Das automatisierte Verfahren birgt sowohl das Potential für geschwindigkeits- als auch für kostenmäßige Vorteile bei der serienmäßigen Fertigung verstärkter Bauteile.

„Ziel des Projektes ist es, in Kooperation mit Industriepartnern aus der Fertigung die Software so weiterzuentwickeln, dass diese als Standardlösung für die entsprechenden Anlagen eingesetzt werden kann“, sagt Marc Loegel, der im Rahmen des Projektes seine Masterarbeit verfasste und mittlerweile bei der SWMS Systemtechnik Ingenieurgesellschaft mbH angestellt ist.

Bei gleichen mechanischen Eigenschaften besitzen Bauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) ein um bis zu 70 Prozent geringeres Eigengewicht im Vergleich zu Stahl. Insbe-sondere in der Luft- und Raumfahrt spielen sie daher eine wichtige Rolle, Rennwagen in der Formel 1 bestehen fast vollständig aus ihnen, und auch in den Alltag erhalten die verstärkten Bauteile beispielsweise in der Autoindustrie oder bei der Produktion von Windkraftanlagen Einzug – bisher jedoch oftmals nur in manuellen Verfahren.

„Bei der manuellen Fertigung faserverstärkter Bauteile sind viele einzelne Schritte erforderlich. Zudem entstehen schädliche Stäube und Dämpfe“, sagt Dr. Ludger Wolters, Professor im Fachbereich Ingenieurwissenschaften. Beim automatisierten Verfahren werden mittels eines Roboters vorimprägnierte Faserbänder (Tapes) in mehreren Lagen auf eine Grundform aufgebracht und anschließend zu einem Bauteil verbacken. Das Prinzip gleicht dabei dem Bekleben einer Fläche mit Klebeband. Damit der Roboter weiß, wo und wie die Tapes auf der Form verlegt werden sollen, benötigt er ein entsprechendes Programm.

Hier setzt die vom Team aus Studierenden, Mitarbeitern und einem Professor der Jade Hochschule in Zusammenarbeit mit Ingenieuren der Firma SWMS entwickelte Softwarelösung namens „TapeStation“ an. Sie ermöglicht es, das Verlegen der Tapes auf Basis eines CAD-Modells der Grundform zu simulieren, zu visualisieren und zu analysieren. Das auf diese Weise erzeugte und optimierte Simulationsmodell wird abschließend von der Software in ein für den Roboter verständliches Programm umgewandelt. Dabei werden gängige Typen von Industrierobotern unterstützt.

„Die von uns entwickelte Softwarelösung greift für die Simulation auf das bestehende CAD-Modell der Grundform zu. Dies ist wichtig für Unternehmen, da Mehraufwände bei der Datenhaltung vermieden werden“, so Wolters. „Eine Besonderheit der Software ist zudem, dass Sie es durch die Unterstützung von Industrierobotern ermöglicht, auch kleinere Serien von Bauteilen rentabel automatisiert zu fertigen“, ergänzt Werner Meyer, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Fachbereich Ingenieurwissenschaften.

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