Vermehrt werden faserverstärkte Preßmassen mit duroplastischer Matrix in Strukturbauteilen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Beispielsweise wurde beim Frontblock des Renault Clio im Vergleich zur Stahlkonstruktion eine Gewichtsreduzierung von 30 % erreicht. Sheet Moulding Compound (SMC) besteht aus ungesättigtem Polyesterharz, Glasfasern (Faserlänge 20 mm bis 40 mm), Füllstoffen, Härtersystemen und weiteren Zuschlagstoffen. Preßwerkzeug und Prinzip des SMC-Preßverfahrens sind schematisch dargestellt. Mit der am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV), Aachen, entwickelten Prozeßsimulation 'Express' zur Entwicklung von Preßbauteilen kann die rheologische, thermomechanische und mechanische Auslegung realisiert werden. Für die Frontstruktur des Renault Clio wurden mit der Prozeßsimulation Express rheologische und mechanische (Faserorientierungen, anisotrope Materialkennwerte) Berechnungen durchgeführt und mit praktischen Untersuchungen verglichen. In Tabellen sind die Materialparameter des neuentwickelten SMC-Werkstoffs 'Shimoco HMC' von DSM sowie die Prozeßparameter bei der Verarbeitung des SMC zusammengestellt. In Abbildungen sind das Finite-Elemente-Netz des Bauteils (2267 Elemente und 1180 Knoten) mit Zuschnittdefinition, die Füllung des Preßteils bei einer Fließkanalhöhe von 4,8 mm (Gesamtfüllgrad 65 %) und 1,3 mm (Gesamtfüllgrad 90 %) einschließlich Simulationsergebnis sowie die Faserorientierungen im realen Bauteil und die berechneten Orientierungen in zwei Ansichten wiedergegeben. Die Ergebnisse der Faserorientierungsberechnung und der Berechnung der anisotropen Materialkennwerte können für die mechanische Bauteilauslegung genutzt werden. Neben der Steifigkeitsanalyse (Ermittlung der Verformungen bei vorgegebenen äußeren Lasten) können die inneren Spannungen berechnet werden. Für die Vorhersage von Bauteilversagen durch innere Normal- und Schubspannungen muß noch ein Festigkeitskriterium entwickelt werden.


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    Titel :

    Werkstoffgerechte Auslegung mit Prozeßsimulation. CAE-Einsatz bei der Entwicklung von faserverstärkten duroplastischen Preßbauteilen


    Beteiligte:
    Baur, E. (Autor:in) / Michaeli, W. (Autor:in) / Semmler, E. (Autor:in) / Dopper, E. (Autor:in) / Kroezen, T. (Autor:in)

    Erschienen in:

    VDI-Z Integrierte Produktion ; 138 , 11/12 ; 24-27


    Erscheinungsdatum :

    1996


    Format / Umfang :

    4 Seiten, 6 Bilder, 1 Tabelle, 9 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch