Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM
Ein ITWM-Team arbeitet im Projekt REVIT gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM daran Mikroskalenmodelle zu erstellen – mithilfe weniger physischer Messungen sowie CT-Scans. Auf deren Basis werden Materialkarten zur mechanischen Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen kalibriert. Zukünftig sollen u.a. Mikrozugversuche das Kalibrieren der Mikroskalenmodelle erweitern und präzisieren.
Faserverbundwerkstoffe (FVK) kommen in Bereichen wie der Automobilindustrie oder dem Leichtbau immer häufiger zum Einsatz, da sie sich schnell produzieren lassen und eine hohe Designfreiheit bieten. Aufgrund der geringen Prozesszeiten sind insbesondere faserverstärkte Spritzguss- und Pressmassen aus Kurz- oder Langfasern weit verbreitet. Die Qualitätsbeurteilung ist hochkomplex und erfordert sogenannte »Materialkarten«, aus denen Verhaltensparameter des FVKs für das jeweilige Bauteil ersichtlich werden. Diese zu kalibrieren, bedarf in der Regel einer Vielzahl an teuren Labortests, weshalb mittelständige Unternehmen bislang oft auf weniger präzise Materialkarten mit niedriger Genauigkeit angewiesen sind. Das REVIT-Projekt wird vom Förderprogramm für Schnelle Mittelstandsorientierte Eigenforschung (SME) finanziell unterstützt, um mit diesem Ansatz KMU eine wesentlich effizientere und kostengünstige Lösung zu bieten.
Das Verhalten von FVK-Bauteilen bei Belastung ist abhängig von der Ausrichtung der Fasern innerhalb des Kunststoffmaterials. Daher ist es notwendig, die Abhängigkeit des Werkstoffverhaltens von der Faser-Ausrichtung möglichst präzise zu ermitteln. Dies ist heute zwar bereits möglich, jedoch müssen dafür in der Regel etwa 250 Materialtests durchgeführt werden. Wir – ITWM-Expert:innen aus den Abteilungen »Strömungs- und Materialsimulation« und »Bildverarbeitung« sowie ein Team des Fraunhofer IWM – arbeiten daran, diesen Prozess durch wenige physische Versuche in Kombination mit virtuellen Messungen zu ersetzen.
