Composite Tool Chain As-Built

Abstract

Der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen ist bereits in verschiedenen Industriebereichen stark etabliert. Wachsende Anforderungen an einen wirtschaftlichen Entwicklungsprozess von Faserver-bund-Strukturen erfordern jedoch eine stärkere interdisziplinäre Zusammenarbeit von Entwicklung und Produktion zur Minimierung der Entwicklungs- und Fertigungszeiten bei optimaler Bauteilquali-tät. Ziel ist es daher, die vollständige, modulare Prozesskette vom Vorentwurf über die detaillierte Auslegung bis zur Fertigung zusammenzuführen und damit eine effizientere Entwicklung von Fa-serverbund-Strukturen zur ermöglichen. Die vorliegende Veröffentlichung beschreibt die entwickelte modulare Prozesskette für Faserver-bund-Strukturen. Im Gegensatz zu aktuellen sequentiellen Prozessketten werden in ihr fertigungs-spezifische Anforderungen und Randbedingungen in die frühe Designphase integriert. Dies erfolgt über die Kopplung von verschiedenen Software-Paketen zur Drapier-, Umformungs-, Infiltrations- und Aushärtungssimulation mit der strukturmechanischen Auslegung. Hierfür wurde ein globales Datenaustauschformat definiert und Schnittstellen zu kommerziellen Software-Pakten implemen-tiert. Die damit ermöglichte strukturmechanische „As-Built“-Auslegung beinhaltet typische Ferti-gungstoleranzen, wie beispielsweise Faserwinkel¬abweichungen, inhomogene Aushärtungsgrade, prozessinduzierte Eigenspannungen und Verformungen. Eine Vielzahl von Iterationsschleifen zur nachträglichen Anpassung des Bauteil- oder Werkzeugdesigns durch fertigungsbedingte Restrikti-onen können somit vermieden und Fertigungs- und Entwicklungskosten reduziert werden. Die abschließende Demonstration und Bewertung der Prozesskette und deren integrierten Metho-den erfolgt an einem charakteristischen Beispiel des Flugzeugbaus.