FLUID – Simulationssoftware für komplexe Fluide

Viele innovative Produkte basieren auf Materialien, die während der Produktion ein komplexes rheologisches Verhalten aufweisen. Bekannte Beispiele solcher Materialien sind polymerbasierte Flüssigkeiten, Partikel- und Fasersuspensionen, Schäume, Beton und vieles mehr.

Um in der Lage zu sein, Simulationslösungen für solch eine Palette von Materialien, die in industriellen Anwendungen verwendet werden, zu finden, bieten wir die Simulationsinfrastruktur FLUID an, die auf der Softwareplattform CoRheoS – Complex Rheology Solvers- basiert. CoRheoS ermöglicht die schnelle Implementierung von neuen rheologischen Modellen und ihre robuste und effiziente Lösung für industrielle Anwendungsprobleme.

Softwareplattform CoRheoS

  • Validierte, dokumentierte, graphische Software
  • Aufbereitung von CAD Daten, 3D Postprocessing
  • Verwendung von Multicore Computing
  • Läuft auf Windows und Linux

Simulation von Spritzgießverfahren für faserverstärkte Materialien

Die Faserverstärkung von Polymermaterialien ist eine sehr wichtige Technik in der Produktion von Leichtbaumaterialien. Das Potenzial dieser Materialien kann nur ausgeschöpft werden, wenn die Faserrichtung während des Produktionsprozesses mit hoher Genauigkeit vorausgesagt werden kann.

In der Software FLUID ist eine hochentwickelte physikalisch basierte Modellierungsmethode implementiert, die nicht nur den Einfluss der Strömung  auf die Faserkonzentration und  -orientierung, sondern auch die Rückwirkung der Faserkonzentration  und -orientierung auf das rheologische Verhalten der Suspension berücksichtigt.

Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses mit Polymermaterial mit 30% Glasfasern Anteil.

Simulationsbeispiel: Spritzgusssimulation eines Airbag-Gehäuses

Räumlich aufgelöste Information über lokal vorhandene/n:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Faserausrichtung
  • Faserkonzentration
  • Ausbreitung der Fließfront
  • Fluidtemperatur

Simulation von Nicht-Newtonschen Mehrphasenströmungen

Mikrostruktur
© Fraunhofer ITWM
Mikrostruktur Simulation von Nicht-Newtonschen Mehrphasenströmungen

Mittels FLUID kann man Simulationen von Nicht-Newtonschen Fluiden, z.B. in Mikrostrukturen, bei welchen es sich um komplexe, dreidimensionale geometrische Strukturen von porösen Materialen handelt, simulieren.  Die von uns simulierten Strukturen können direkt von Computertomographien verwendet oder mit der Software GeoDict® erzeugt werden.

Solche Simulationen helfen die Relationen zwischen Fluidgeschwindigkeit, Druck, Viskosität  und Permeabilität des Mediums zu verstehen und zu identifizieren. Das effektive Permeabilitätsgesetz kann in Makroskalensimulationen eingesetzt werden, in der die poröse Struktur nur ein Teilgebiet einer gesamten Geometriekonfiguration ist.

Simulationsbeispiel: Infiltrationsprozess  eines nicht-Newtonschen Fluids in eine mikroskalisch aufgelöste Gesteinsstruktur

Räumlich aufgelöste Information auf der Porenskala über:

  • Druck
  • Geschwindigkeit
  • Temperatur
  • Ausbreitung der Fließfront

Information auf der makroskopischen Skala

  • Effektiver Permeabilitätstensor

Dienstleistungen:

  • Numerische Simulation komplexer rheologischer Strömungen und Multiphasenströmungen
  • Spritzguss und Extrudieren von faserverstärkten Materialien
  • Pulverspritzgussverfahren mit Partikelmigration
  • Strömungssimulation von Beton
  • Simulation expandierender PU Schäume
  • Kopplung mit der granularen Strömungssimulation GRAIN
  • Schnelle Implementierung nutzerdefinierter rheologischer Modelle
  • Simulationsbasierte, wissenschaftliche Beratung für industrielle Strömungsprobleme mit komplexem Materialverhalten

Projekt-Beispiele

 

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.

 

Simulation von Vergussprozessen elektronischer Bauteile

Im Projekt SOVEB simulieren wir diesen Prozess mit FLUID, damit Unternehmen ihre Produktionsschritte optimieren können.

 

Charakterisieren und Modellieren von Thermoplasten

Wir bringen unsere Simulationsexpertise im AiF-Projekt ein.