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Simulation supported manufacturing of profiled composite parts using the braiding technique

Dittman, Jörg und Vinot, Mathieu und Middendorf, Peter und Toso, Nathalie und Voggenreiter, Heinz (2021) Simulation supported manufacturing of profiled composite parts using the braiding technique. In: Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2020) Advances in Automotive Production Technology – Theory and Application. Springer Berlin Heidelberg. doi: 10.1007/978-3-662-62962-8. ISBN 978-3-662-62961-1.

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Offizielle URL: https://www.springerprofessional.de/simulation-supported-manufacturing-of-profiled-composite-parts-u/19218832

Kurzfassung

Composite materials have brought new development and sizing possibilities for structural components in transportation systems. Their high specific material properties are enabling weight reduction while increasing structural performance. On the downside, composite materials are generally related to high material and manufacturing costs and increased characterization efforts. Through the braiding technique, profiled structures can be manufactured in a highly automated and reproducible process. Moreover, braided composites can absorb more energy compared to their unidirectional or woven counterparts. In this paper, we describe the development and validation of a simulation framework as sustainable alternative to material- and cost-intensive experimental testing. Our work aims at considering the influence of manufacturing effects and textile architecture on the material properties and therefore at increasing the reliability of structure sizing. As validation basis, flat specimens of biaxial and triaxial braided composites are first manufactured and tested under quasi-static loading. We then develop a digital twin of the braiding process and its material characterisation. Within this framework, the braid’s textile architecture is predicted with multiple finite-element simulations at the mesoscopic scale. The numerical predictions show the strong influence of braiding angle and braiding core diameter on the textile architecture and consequently on the material properties. More particularly, crucial effects with negative impact on the mechanical properties (presence of gaps or yarn locking) are highlighted. On a pure numerical basis, we finally calculate the process window for braided structures, which links the process parameters to the resulting material properties. The present approach is a crucial step toward the reduction of experimental investigations in early development.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137311/
Dokumentart:Beitrag im Sammelband
Titel:Simulation supported manufacturing of profiled composite parts using the braiding technique
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Dittman, Jörgdittmann (at) ifb.uni-stuttgart.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vinot, MathieuMathieu.Vinot (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3394-5142NICHT SPEZIFIZIERT
Middendorf, PeterInst. Direktor IFB, Universität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Toso, NathalieNathalie.Toso (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2803-1450NICHT SPEZIFIZIERT
Voggenreiter, HeinzHeinz.Voggenreiter (at) dlr.de /Inst.-LeiterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2021
Erschienen in:Stuttgart Conference on Automotive Production (SCAP2020)
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/978-3-662-62962-8
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Weißgraeber, PhilippARENA2036NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heieck, FriederARENA2036NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ackermann, ClemensARENA2036NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Berlin Heidelberg
Name der Reihe:Advances in Automotive Production Technology – Theory and Application
ISBN:978-3-662-62961-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:braided composites, process chain, predictive simulation, mesoscopic modelling, material properties
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - NGC Fahrzeugstruktur II (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Strukturelle Integrität
Hinterlegt von: Vinot, Mathieu
Hinterlegt am:29 Nov 2021 18:22
Letzte Änderung:29 Nov 2021 18:22

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