Entwicklung einer Methodik zur virtuellen Charakterisierung der Halbzeugpermeabilität eines Glasfasergewebes anhand realer Mesostrukturdaten

Entwicklung einer Methodik zur virtuellen Charakterisierung der Halbzeugpermeabilität eines Glasfasergewebes anhand realer Mesostrukturdaten

Motivation:

Um die Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden möglichst ressourcenschonend zu gestalten, ist es sinnvoll nicht nur das Strukturverhalten, sondern bereits den Fertigungsprozess digital auszulegen und so den Materialeinsatz zu reduzieren. Eine wichtige Fertigungsgruppe für FKV stellen die Flüssigimprägnierverfahren dar, bei denen ein trockenes Faserhalbzeug in endkonturnaher Form unter Druck mit einem niedrigviskosen Harzsystem imprägniert wird. Dabei wird das Füllverhalten maßgeblich durch die Permeabilität und Architektur der Rovings innerhalb des Faserhalbzeugs beeinflusst. Die Rovingpermeabilität kann analytisch geschätzt, experimentell gemessen oder anhand von Mikrostruktursimulationen ermittelt werden. Neuste Erkenntnisse zeigen, dass die Fließkanäle zwischen den Rovings einen größeren Einfluss auf das makroskopische Fließverhalten haben. Im Rahmen einer Benchmarkstudie soll das mesoskopische Fließverhalten numerisch charakterisiert und die Ergebnisse im Kontext anderer numerischer Untersuchungen eingeordnet werden.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll, auf Grundlage der opensource CFD-Software OpenFOAM, aus realen Mesostrukturdaten ein Modell aufgebaut und mithilfe dieses Modells die Halbzeugpermeabilität numerisch charakterisiert werden.

Inhalte:

  • Recherche zum Stand der Forschung im Bereich Permeabilität und Formfüllsimulation

  • Einarbeitung in OpenFOAM, Matlab

  • Verarbeitung realer Mesostrukturbilddaten als Eingabe für die CFD-Simulation

  • Virtuelle Charakterisierung der Halbzeugpermeabilität

Voraussetzungen:

  • Motivation und Interesse im Bereich der Faserverbundwerkstoffe und der CFD-Simulation

  • Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise

  • Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

  • Kenntnisse in Linux, OpenFOAM oder Matlab/Python von Vorteil

Fachrichtung:  Maschinenbau und vergleichbar

Art der Arbeit:   Simulation

Beginn:   nach Absprache

KontaktM.Sc. Sarah Dietrich
                 Email: sarah.dietrich∂kit.edu

Bild FAST-LB
Von Mikromodell zu Makromodell; links: Umströmung der Filamente (Mikroebene); Mitte: Umströmung der Rovings (Mesoebene); rechts: Strömung in flächigem Bauteil (Makroebene)