DFG FSI-Sandwich

Modellierung der Fluid-Struktur-Interaktion von großserienfähigen Formfüllprozessen zur intrinsischen Fertigung von endlosfaserverstärkten Sandwichbauteilen

Sandwichbauteile mit Decklagen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) und einem sehr leichten Kernmaterial besitzen sehr hohe spezifische Biegesteifigkeiten und sind damit optimal geeignet für Leichtbauanwendungen z.B. in den Bereichen Luftfahrt oder Automotive. Um eine möglichst kurze Prozesszeit mit wenigen Fertigungsschritten in einem großserienfähigen Prozess zu erreichen, bietet sich die Möglichkeit einer intrinsischen Sandwichbauteilfertigung im Resin Transfer Molding (RTM) an. Hierzu wird der Schaumkern zunächst zwischen die trockenen Faserhalbzeuge gelegt und anschließend in einem beheizten Werkzeug unter Druck ein flüssiges Harz injiziert. Dabei muss allerdings das Druckniveau während der Injektion unter Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften des Sandwichkernmaterials ausgelegt werden, um plastische Verformungen des Kerns während der Herstellung zu vermeiden.

Für die virtuelle Auslegung sollen im Rahmen des Projektes die notwendigen simulativen Methoden entwickelt und validiert werden. Diese basieren auf einer Fluid-Struktur-Interaktion der Harzausbreitung mit der Schaumkernverformung, welche sich wechselseitig beeinflussen. Mit der entwickelten Methode werden des Weiteren Parameterstudien zu Prozessparametern wie Harzvolumenstrom während der Injektion, Werkzeugtemperatur, Schaumkerndichte, Faservolumengehalt usw. durchgeführt. Dies ermöglicht die Ermittlung geeigneter Prozessfenster für eine intrinsische FVK-Sandwichbauteilfertigung.