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Prediction of warping in thermoplastic AFP-manufactured laminates through simulation and experimentation

Fricke, Daniel und Raps, Lukas und Schiel, Ines (2021) Prediction of warping in thermoplastic AFP-manufactured laminates through simulation and experimentation. Advanced Manufacturing: Polymer and Composites Science. Taylor & Francis. doi: 10.1080/20550340.2021.2015212. ISSN 2055-0340.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Kurzfassung

The thermoplastic automated fibre placement (T-AFP) process is a non-autoclave method for in-situ consolidation of thermoplastic composite material on a piecewise constructed laminate. High thermal gradients and nonlinear material behaviour, especially due to crystallization, make predic-tions of process-induced stress and warping difficult. This paper describes a method for simulating parts manufactured by T-AFP using a detailed material model to capture the dynamic nature of the process. The material model is flexible and can be altered to describe different semi-crystalline matrices, in this study focusing on low-melt polyaryletherketone (LM-PAEK). Two laminate panels are simulated within this work and assess the impact of a heated tooling on overall part warping. Panel warping is validated by performing 3D-scans of T-AFP-manufactured laminates produced using the same parameters as the simulation. The results show a good match between numeric and experimental warping, especially for heated tools, thus providing a useful method for predict-ing laminate warping and reducing the demand on manufacturing experimentation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146741/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Prediction of warping in thermoplastic AFP-manufactured laminates through simulation and experimentation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fricke, Danieldaniel.fricke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0008-4191-8105NICHT SPEZIFIZIERT
Raps, LukasLukas.Raps (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4512-8855NICHT SPEZIFIZIERT
Schiel, InesInes.Schiel (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 Dezember 2021
Erschienen in:Advanced Manufacturing: Polymer and Composites Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1080/20550340.2021.2015212
Verlag:Taylor & Francis
ISSN:2055-0340
Status:veröffentlicht
Stichwörter:AFP, crystallization, simulation, digital twin
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HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Bauteilgestaltung und Fertigungstechnologien
Hinterlegt von: Fricke, Daniel
Hinterlegt am:20 Dez 2021 09:42
Letzte Änderung:20 Dez 2021 09:42

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