MeFeX GmbH

Konstruktion und Berechnung von
Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen

μDesigner

Features

Der μDesigner soll die bei Faser-Kunststoff-Verbunden sehr komplexe Suche nach einem mechanisch tragfähigen und gleichzeitig optimal beanspruchten Laminat bestmöglich unterstützen. Dem Anwender wird ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, mit dem Materialparameter und wichtige Umrechnungen, z.B. im Faservolumenanteil, ebenso schnell und einfach realisiert werden können wie Variationen der Schichtreihenfolge oder das Löschen und Hinzufügen einzelner Schichten. Beispielvideos verdeutlichen die hier aufgeführten wichtigen Funktionen im Entwicklungsprozess neuer Laminatdesings:

Materialdefinition

Werkstofferstellung und Bearbeitung Elastische Kennwerte und Festigkeiten

Der μDesigner bietet dem Nutzer die Möglichkeit, Werkstoffe zu erstellen und im Faservolumenanteil umzurechnen. Neben orthotropen Werkstoffen werden in Zukunft auch isotrope Werkstoffe unterstützt. Damit kann z.B. der Zylinderbereich eines Behälters mit Metall- oder Kunststoffliner detailliert berechnet werden.

Oben links 1 wird die Werkstoffbibliothek dargestellt. Über ein Tree-View können alle vorhandenen Werkstoffe ausgewählt werden. Darüber befindet sich die Werkzeugleiste 2 zum Manipulieren der Werkstoffe. Folgende Optionen können durchgeführt werden:

Über die Tabelle 3 können die elastischen Kennwerte und Festigkeiten (nach Puck) der UD-Schicht eingetragen werden. Zudem besteht die Möglichkeit, elastische Kennwerte aus mikromechanischen Beziehungen über die Kennwerte der Faser-Matrix-Kombination zu berechnen. Diese mikromechanischen Beziehungen können auch genutzt werden, um bekannte Kennwerte auf einen neuen Faservolumenanteil umzurechnen. Die Software nutzt hinterlegte Umrechnungsfunktionen, die aus FEA-RVE-Rechnungen abgeleitet wurden (Bleier 2012). Jedem Werkstoff kann eine Farbekodierung zugewiesen werden, um im Laminat-Design eine einfache visuelle Zuordnung der Werkstoffe zu den einzelnen Schichten zu erhalten.

Designerstellung

Schichtaufbau und Designerstellung

Im unteren Teil 4 wird die Design-Übersicht dargestellt. Es können Designgroups und Designs erstellt werden. Eine Designgroup gruppiert mehrere Designs. Werden z.B. verschiedene Varianten eines Laminataufbaus für ein Bauteil durchgerechnet, können diese zusammen exportiert und später wieder importiert werden. Zudem besteht die Möglichkeit, die einzelnen Varianten zu kommentieren, um die Design-Historie zu kommentieren. Die hier erstellten Designs bilden die Basis für alle weiteren Schritte in der Toolchain und können in den folgenden Berechnungsmodulen direkt importiert werden. Wird das Design im Designer modifiziert, wirkt sich dies direkt auf alle folgenden Berechnungsmodule aus. Gruppenzuweisungen für mehrere Schichten sind ebenso möglich wie das Kopieren der Tabelleneinträge in die Zwischenablage.

Die Designgroups und Designs werden über die obere Werkzeugleiste 5 modifiziert. Folgende Optionen stehen zur Verfügung:

Import Designgroup Designgroup importieren Create Designgroup neue Designgroup erstellen Delete Designgroup Designgroup löschen
Import Design Design importieren Create Design neues Design erstellen Copy Design Design kopieren
Delete Design Design löschen Add Layer Schicht hinzufügen Delete Layer Schicht löschen
Move Layer down Schicht(en) nach Innen schieben Move Layer up Schicht(en) nach Außen schieben Modify Design Design modifizieren
Design visualisieren

Die Optionen zum Modifizieren der Schichten innerhalb eines Designs (Tabelle 6) werden stetig erweitert. Derzeit stehen unter anderem folgende Optionen zur Verfügung: