Einfluss und Wechselwirkungen der Materialparameter in Formsimulationen faserverstärkter Thermoplaste

Abstract

Bauteile aus gewebeverstärkten Thermoplasten (GVT) werden für den Leichtbau im Automobilbereich eingesetzt. Nach Erwärmung oberhalb des Schmelzbereichs lassen sich diese mit Thermoformverfahren zu Bauteilen formen. Die mechanischen Eigenschaften werden durch die nach dem Formprozess im Bauteil vorliegenden Faserwinkel im Verstärkungsgewebe sowie auftretender Falten beeinflusst. Somit liegt ein großes Interesse in der Entwicklung und Verbesserung von Simulationsmethoden zur Vorhersage der Faserwinkel und Faltenbildung. Die eingesetzten FE-Modelle erfordern die Charakterisierung des Materialverhaltens oberhalb der Schmelztemperatur bei verschiedenen Belastungsarten wie Scher-, Zug-, Druck- und Biegebeanspruchung. Aufgrund der Aufheizphasen sind die Materialversuche sehr zeitaufwändig. Im Rahmen von Sensitivitätsanalysen wird der Einfluss der einzelnen Eingabeparameter der Materialkarten sowie deren Wechselwirkungen untersucht. Dies erfolgt zunächst anhand der Simulation der einzelnen Materialversuche und anschließend anhand der Simulation der Bauteilformung eines Demonstrators, um den Einfluss der einzelnen Materialparameter auf die Vorhersagegenauigkeit hinsichtlich Faltenbildung und Faserwinkel bewerten zu können. Das Ziel der Untersuchungen ist die Definition der erforderlichen Materialversuche zur Implementierung in das Simulationsmodell sowie die Erarbeitung von Default-Werten für Materialparameter mit geringem Einfluss auf die Ergebnisse zur Reduktion des Versuchsaufwands.