Methode zur Auslegung von Gelegen mit lokal angepassten Fertigungsparametern für Hochleistungs-Faserverbundkunststoffe

Leichtbau ist in vielen technischen Anwendungen ein zentrales Thema. Der Fokus in der Arbeit liegt auf dem stofflichen Leichtbau durch den Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen (FVK). Zur Steigerung der Produktivität in der FVK-Bauteilfertigung werden automatisierte Lösungen angestrebt. Für die automatisierte Fertigung endkonturnaher Preforms hoher geometrischer Komplexität muss das textile Halbzeug gegensätzliche Anforderungen erfüllen. Für die automatisierte Handhabung muss es eine hohe Formstabilität und somit eine hohe Biege- und Schersteifigkeit aufweisen. Für die Formung in komplexe Geometrien muss es eine gute Drapierbarkeit und somit eine geringe Schersteifigkeit aufweisen. Mit dem Kettenwirkautomaten mit multiaxialem Schusseintrag können Gelege mit lokal angepassten Fertigungsparametern des Wirkfadensystems hergestellt werden. Sie werden als Tailored NCF bezeichnet und verfügen über Zonen mit unterschiedlicher Formstabilität und Drapierbarkeit. Für die bauteilspezifische Auslegung der Fertigungsparameter der Zonen ist ein gutes Verständnis der bei der Drapierung auftretenden Wirkmechanismen erforderlich. Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur bauteilspezifischen Auslegung der Fertigungsparameter der Zonen in einem Tailored NCF. Dabei soll das Tailored NCF eine möglichst hohe Formstabilität und eine ausreichend gute Drapierbarkeit aufweisen. Die Drapierbarkeit wird durch die Scherkraft und durch die bei der Scherung auftretenden Drapiereffekte bewertet. In dieser Arbeit werden analytische Modelle aufgestellt, um die textilspezifische Drapierbarkeit ohne aufwändige Versuchsreihen tendenziell zu bewerten oder um die lokalen Fertigungsparameter von Tailored NCF auszulegen.