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Fließpressen (SMC/LFT)

Im Bereich der Fließpresssimulation wird im Rahmen der CAE-Kette der Herstellprozess von langfaserverstärkte Thermoplaste (LFT) und Sheet Molding Compound (SMC) simulativ betrachtet. Hierbei wird der Fließvorgang unter Berücksichtigung der Prozessparameter und materialspezifischer Materialkennwerte betrachtet, um die Faserorientierungen im Bauteil, sowie Bauteilfehler wie unzureichende Formfüllungen simulativ vorherzusagen. Hierfür werden entsprechend der Anforderungen kommerzielle Tools oder selbstentwickelte Materialmodelle in Abaqus CEL zum Einsatz (vgl. Abbildung 1) [1,2].
Darüber hinaus findet im Bereich des SMCs eine Charakterisierung entsprechend der verwendeten Materialmodelle statt [3]

Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei auf der SMC-spezifischen Modellierung der niedrigviskosen Randschicht und den Dehnratendominierten Kernbereich. Diese Bereiche resultieren aus der Kombination aus eines heißen Werkzeugs und eines relativ kalten SMC-Halbzeugs beim Einlegen ins Werkzeug. Beide Bereiche werden dabei separat in Abhängigkeit der Temperatur und des Deformationsfeldes berechnet und entsprechend der Elementposition superpositioniert. Darüber hinaus steht die Berücksichtigung der Interaktion mit lokalen Verstärkungen oder Einlegern im Fokus der Forschung.

Im Bereich des LFTs werden mit kommerzieller Software neuartige technologische Entwicklungen betrachtet. So wurden Fließpresssimulationen mit lokalen Abschottungen zur Ausprägung von Rippen ohne flächige Überpressung durchgeführt. Mit Hilfe der simulativen Optimierung der Prozessparameter und lokaler geometrischer Anpassungen konnte die Füllbarkeit nachgewiesen werden.


Abb. 1: SMC Prozesssimulation mit Abaqus am Beispiel einer Felge
 

Abb. 2: LFT Fließpresssimulation eines hinteren Fahrzeugunterbodens mit lokal abgeschotteten Rippen (SMiLE)
 

[1] Müller, T.; Henning, F.: Simulation of combined forming and injection molding processes. Berlin; 2015.

[2] Hohberg, M.; Kärger, L.; Henning, F.; Hrymak, A.: Process Simulation of Sheet Molding Compound (SMC) as key for the integrated Simulation Chain. In: NAFEMS, editor. Simulation of Composites - Ready for Industry 4.0?; 2016, p. 61–67.

[3] Hohberg, M.; Kärger, L:; Henning, F.; Hrymak, A.: Rheological measurements and rheological shell model considering the compressible behavior of long fiber reinforced sheet molding compound (SMC). Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2017;95:110–7.