DER KONSTRUKTEUR 4/2016

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
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