11.04.2012

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Ticona: Exaktere Simulationsprognose für glasfaserverstärkte Bauteile

Mit der "integrativen Simulation" können Faserorientierungen bei der Bauteilauslegung berücksichtigt werden. Gerade bei hoch belastete Bauteile ist eine optimale Auslegung von großer Bedeutung. Während des Füllvorgangs richten sich Fasern innerhalb der Form ungleichmäßig aus, was die lokalen Materialeigenschaften erheblich beeinflusst. Die örtlichen Orientierungsgrade und Richtungen der Fasern bleiben bei gängigen Berechnungsverfahren jedoch weitgehend unberücksichtigt. Ticona wendete die integrative Simulation beispielsweise bei der Auslegung einer glasfaserverstärkten Schiebedachhalterung an.

Gegenüber Standard FE-Berechnungen berücksichtigt die integrative Simulation den Einfluss der im Bauteil auftretenden örtlichen Faserorientierungen und das elastisch-plastische Verhalten des Matrixwerkstoffs. Als Grundlage dieses Verfahrens dienen zum einen anisotrope Materialmodelle. Diese basieren auf Spannungs-Dehnungskurven, die an Probekörpern des verwendeten Materials in Hauptorientierungsrichtung der Glasfasern, in einem 45 Grad-Winkel und quer zur Hauptrichtung ermittelt werden. Die Ergebnisse für die Faserausrichtungen während der Werkzeugfüllsimulation werden über ein Mapping an die Strukturanalyse übergeben.

Diese Simulationsart wendete Ticona zur Auslegung einer glasfaserverstärkten Schiebedachhalterung aus Celanex 2300 GV 1/30 an und überprüfte die Ergebnisse im Vergleich zu experimentell ermittelten Werten. Die systematische Gegenüberstellung dieser nichtlinear-anistropen Simulation zeigte laut Unternehmen eine deutlich verbesserte Übereinstimmung mit den im Versuch ermittelten Werten. Die hieraus abgeleiteten Simulationsprognosen für die Schiebedachhalterung verdeutlichen, dass die integrative Simulation weitaus genauere Ergebnisse liefere als gängige, linear isotrope Berechnungsverfahren.

Die integrative Simulation ist ein Verfahren, um faserverstärkte Bauteilentwicklungen optimal auszulegen. Das Verfahren eigne sich besonders für kurzfaserverstärkte Materialien und biete gerade bei komplexen Bauteilen gute Unterstützung. Mit dieser Anwendung soll die Beratungskompetenz in der Bauteilauslegung und die Position als Gesamtlösungspartner im Bereich Material, Bauteilauslegung und Verarbeitung heraus gestellt werden.