Faserverstärkte Kunststoffe sind ein bevorzugter Werkstoff im Leichtbau, da sie hervorragende Werkstoffeigenschaften bezüglich Festigkeit und Steifigkeit im Verhältnis zum Materialgewicht aufweisen. Zur Konkurrenzfähigkeit zählt gegenüber anderen Werkstoffen die einfache und trotzdem qualitativ hochwertige Herstellbarkeit bei garantierten lokalen Materialeigenschaften. Das Marktpotenzial für faserverstärkte Kunststoffe ist enorm, falls unter Produktionsbedingungen eine Werkstoffqualität im Bauteileinsatz wie bei homogenen Werkstoffen garantiert werden kann.

Innerhalb des Projekts MISES-FOK werden mit Methoden der Multiskalenmodellierung und -simulation skalenübergreifende Werkstoffe für faserverstärkte Kunststoffe entwickelt und bis zur Anwendungsreife in Stimulationstools überführt. Die Techniken zur Multiskalensimulation faserverstärkter Kunststoffe sind die Spritzgusssimulation mit gekoppelter Strömungs-Faserorientierungsdynamik, die lokale Faserorientierungsdynamik unter Betrachtung des Wandeinflusses und der Faser-Faser-Wechselwirkung, das numerische Upscaling der Faserdynamik für kontinuumsmechanische Modelle und letztlich die lokale, nichtlineare Struktureigenschaftsberechnung.

Ziele dieses Projekts sind die Bauteilauslegung mit lokaler Faserorientierung und die Berechnung von Anisotropie, Verzug und Schrumpfen. Die Vorhersage von Schädigung, Delamination und Versagen ist auch ein Bestandteil dieser Zielsetzung.

Von großer Bedeutung für die Einsetzbarkeit der neu entwickelten Simulationstechniken im industriellen Prozess wird es sein, die vorhergesagte Faserorientierung und damit die Festigkeit mit hoher Präzision zu validieren und diese zur Qualitätskontrolle zu nutzen.

Im Projekt werden die resultierenden Werkstoffmodelle an sehr verschiedenen aber wirtschaftlich sehr wichtige Anwendungsbeispielen erprobt:

• glasfaserverstärkte Spritzgussbauteile (GFK) in der Kraftfahrzeugtechnik wie auch für Automobilinnenraumkomponenten
• kohlefaserverstärkte Kunststoffverbunde (CFK) für Hochleistungsanwendungen im Flugzeugbau.