Leichtbau

Modellierung, Simulation und Optimierung im Leichtbau

Leichtbau wird heute bereits vielfältig eingesetzt. Sowohl in der Automobil- als auch in der Bau-, Freizeit und Sportindustrie (z.B. Sportschuhsohlen) und im Consumer-Bereich (z. B. Bohrmaschinengehäuse) ersetzen faser- und partikelverstärkte Kunststoffe immer mehr Metalle als Werkstoff. Da sowohl die Materialien als auch die Konstruktions-, Füge- und Fertigungsverfahren kontinuierlich neu- und weiterentwickelt werden, entstehen Güter mit gleichen oder sogar verbesserten Eigenschaften gegenüber dem ursprünglichen Produkt.

Die Vorhersage der Festigkeit und des Schädigungsverhaltens dieser Bauteile ist aufgrund der Richtungsabhängigkeit des mechanischen Werkstoffverhaltens kompliziert, weshalb aufwendige Mehrskalensimulationen für präzise Vorhersagen notwendig sind. Zur Reduktion der hohen Rechenzeiten entwickeln wir Modellreduktionsmethoden, die das effektive Werkstoffverhalten, wie z. B. Ermüdung und Schädigung, über Mikrostruktursimulationen mit unserem Analyse-Tool FeelMath ermitteln.

Projekt-Beispiele

 

Simulation Faserorientierung in Sheet Molding Compounds (SMC)

Wir simulieren die Faserorientierung in Sheet Molding Compounds und optimieren damit faserverstärkte Kunststoffe.

 

Digitaler Zwilling für nachhaltige Werkstoffe

Im Projekt »VaDiMat« arbeiten wir mit dem Fraunhofer IWM daran, die Nutzung von recyceltem Faserverbundkunststoffen für Unternehmen zu optimieren.

 

Additive Fertigung mit 3D-Schaumdruck

Durch maßgefertigte Leichtbauteile aus dem 3D-Drucker lassen sich nachhaltige und hochgradig individualisierte Produkte realisieren.

 

Leichtbau und lange Fasern sparen Energie mithilfe von Simulationen

Im Projekt »DigiLaughBeh« legen wir Leichtbaukomponente als Digitaler Zwilling aus, um Material und Bauteile zu optimieren.

 

Digitaler Zwilling: Multiskalen-Simulationskette

Hier werden Entwicklungs-, Konstruktions- und Fertigungsprozesse von Schaum-Komponenten vollständig digitalisiert.

 

Projekt »REVIT«

Gemeinsam mit dem Fraunhofer IWM arbeiten wir daran Mikroskalenmodelle zu erstellen. Auf deren Basis werden Materialkarten zur mechanischen Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen kalibriert.

 

EU-Projekt »ALMA«

»ALMA« hat sich zum Ziel gesetzt, eine neuartige batterieelektrische Fahrzeugstruktur für PKW zu entwickeln. Dabei soll das Gewicht der Fahrzeugstruktur um bis zu 45 Prozent leichter werden.

 

Effiziente Multiskalen-Verfahren für kurzfaserverstärkte Kunststoffe

In einer Kooperation mit Bosch haben wir eine Multiskalen-Simulationsmethode entwickelt.

 

Projekt »ResKin«

Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Vorhersage chemischer Reaktionen und ihrer Kinetik in Reservoirgestein. Wir unterstützen diese Prozesse mit unseren Software-Tools.

 

Simulationskette für Bauteile

In mehreren Projekten mit Bosch haben wir eine Simulationskette entwickelt, die den Fertigungsprozess von faserverstärkten Bauteilen berücksichtigt.

 

Projekt »MuSiKo«

Im Projekt entwickeln wir adaptive Approximations­verfahren zur Multiskalensimulation von Kompositen.

 

CustoMat 3D

Das Ziel des Projektes »CustoMat 3D« ist die simulationsgestützte Entwicklung und Qualifizierung von maßgeschneiderten Aluminiumwerkstoffen für die laseradditive Fertigung in der Automobilindustrie.

 

Eigenspannungen in Aluminium-Silizium-Gusslegierungen

Im Projekt werden Al-Si-Gusslegierungen untersucht, die z.B. für Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse verwendet werden.

 

Klebeverbindungen für Platten- und Scheibenbauteile

Möglichst einfach zu handhabende Klebeverbindungen für Platten- und Scheibenbauteile werden konstruiert und optimiert.

 

Mikrostrukturbasierte Berechnungsmethode für Sandkerne

Im Projekt µ-Kern entwickeln wir mikromechanische Simulationsmodelle für Sandkerne.

 

Programmierbare Materialien

Wir untersuchen in verschiedenen Projekten zum Thema »Programmierbare Materialien«, wie wir Werkstoffen neue Fähigkeiten verleihen können.