FogeLRaP – Entwicklung einer Füllstrategieoptimierung für ein maßgenaues Leichtbau-RTM-Werkzeug anhand von Prozesssimulationen
In diesem Projekt wird ein virtuelles Auslegungstool zur Gewichtsreduktion im Werkzeugdesign und zur Optimierung der Angussstrategie für den RTM-Prozess entwickelt.
Projektpartner
Grunewald GmbH & Co. KG, HÜBERS Verfahrenstechnik Maschinenbau GmbH
Laufzeit
01.03.2021 – 31.08.2023
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Motivation
Für die steigenden Produktionsraten in der zivilen Luftfahrtindustrie gewinnt das Resin Transfer Molding (RTM) Verfahren weiter an Bedeutung und soll mit den Ergebnissen dieses Projektes weitere Verbreitung finden. Die aktuell größten Herausforderungen für einen breiteren Einsatz bestehen zum einen in der Herstellung geometrisch komplexer Bauteile, die die hohen Anforderungen an die Toleranzen in der Luftfahrt erfüllen. Zum anderen ist die Entwicklung der optimalen Angussstrategie, die Positionierung von An- und Abgüssen eines der Hauptprobleme für die reproduzierbare Fertigung von Bauteilen höchster Qualität. Darüber hinaus sind Reinharzgebiete in Radien oder Trockenstellen, die durch den Harzfluss in den Kanten entstehen Hauptkriterien für den Bauteilausschuss. Daher ist es das Ziel in diesem Projekt durch eine Verkettung von Kompaktierungs- und Füllprozesssimulation solche Defekte zu vermeiden und den Ausschuss zu verringern.
Vorgehen
Im Projekt wird eine effiziente Kompaktierungssimulation zur Berechnung der Werkzeugkräfte und der Preformgeometrie entwickelt. Des Weiteren wird ein automatisiertes Tool zur Erzeugung der Füllsimulation mit Berücksichtigung der Kompaktierungsergebnisse entwickelt. Das Schaubild zeigt die im Projekt angewandte Methode für die Prozesssimulationskette am Beispiel eines L-Profils. Zunächst wird eine Kompaktierungssimulation durchgeführt, die eine Vorhersage der Verteilung finalen Faservolumengehalts ermöglicht. Hohlräume, die im Werkzeug nicht von der Preform gefüllt werden, werden in einem nächsten Schritt als Fließkanäle modelliert. In der darauffolgenden Füllsimulation wird der Einfluss von sogenannten Race-Tracking-Kanälen, die beispielsweise in engen Werkzeugradien entstehen berücksichtigt. Mit Hilfe einer automatisierten virtuellen Prozesskette wird basierend auf Sensordaten, die aktuelle Fließfrontposition im Werkzeug gemessen und eine optimale Füllstrategie ermittelt. Diese Methode erlaubt es im Prozess auf variierende Preforms in Bezug auf die Ausgangsdicke oder die Position im Werkzeug zu reagieren und somit Ausschuss zu reduzieren.
Danksagung
Der Lehrstuhl bedankt sich für die Förderung des Projektes „FogeLRaP“, die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unter der Schiene „ZIM:Produktionsforschung“ gewährt wurde. (Förderkennzeichen: KK5135801KP0).
Ansprechpartner
Dennis Bublitz, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba