Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Werkstoff- und Fließmodelle für naturfaserverstärkte Spritzgießmaterialien für den praktischen Einsatz in der Automobilindustrie; Teilvorhaben 2: Untersuchungen zum Faser-Matrix-Verhalten

Anschrift
M-Base Engineering + Software GmbH
52068 Aachen
Rotter Bruch 17
Kontakt
Dr.-Ing. Erwin Baur
Tel: +49 241 963-1450
E-Mail: e.baur@m-base.de
FKZ
22005611
Anfang
01.07.2011
Ende
30.06.2014
Aufgabenbeschreibung
Ziel ist die Bereitstellung von Vorgaben für die mechanische Simulation von naturfaserverstärkten Kunststoffen. Dabei handelt es sich um verarbeitungsabhängige, lokale Eigenschaften. Es müssen Modelle für die Faserorientierung und typische Nebeneffekte bei der Verarbeitung entwickelt werden.Die Ergebnisse sind elementarer Input für die in der Automobilindustrie unverzichtbare mechanische Simulation, u.a. auch Crash Simulation. Die Ergebnisse werden an die entsprechenden Teilprojekte weitergegeben. M-Base ist in mehreren Teilprojekten des Verbundprojektes eingebunden und bringt vorhandenes Wissen über Werkstoffprüfung, Interpretation der Ergebnisse und Modellierung der Daten ein. In enger Zusammenarbeit mit der Faserprüfung werden mikro-mechanische Modelle der Fließvorgänge und vor allem der Faserausrichtung beim Fließen aufgestellt, evaluiert und prototypisch in Software umgesetzt. Hinzu kommt eine Katalogisierung der typischen Nebeneffekte bei der Verarbeitung naturfaserverstärkter Kunststoffe (Entmischung, Faserschädigung, etc) und die Erarbeitung von Modellansätzen zu Ihrer Beschreibung.Rheologisch/thermische Untersuchungen, die bei einem der Verbundpartner durchgeführt werden, müssen ausgewertet und in die Modellbildung einbezogen werden. Die für die Spritzgießsimulation notwendigen Eingabedaten und gegebenenfalls abweichende Fliessmodelle werden hergeleitet und für die im Projekt durchzuführenden Simulationen bereitgestellt.
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhaben wurden für unterschiedliche Naturfaser-Compounds belastbare Informationen für die Verarbeitung und Konstruktion von Bauteilen erarbeitet, die umfangreiche morphologische Charakterisierungen sowie alle Aspekte der Werkstoffprüfung und Modellierung, bis zur Visualisierung von Ergebnissen beinhalten. Beispielhaft konnte für ein Bauteil die vollständige Konstruktionskette bis hin zur Crash-Simulation nach Richtlinien der Automobilindustrie erfolgreich ausgeführt werden. Für weitere Werkstoff-Kombinationen wurden die Grundlagen geschaffen. Im betreffenden Teilvorhaben 2 wurden auf Grundlage der rheologischen und mechanischen Messungen mechanische Modelle und Fließsimulationen erstellt. Es ist gelungen, durch die mikromechanische Simulation Parameter für die Verarbeitungssimulation zu bestimmen, die sonst nur durch komplexe und teure Re-Engineering Prozesse ermittelt werden können. Darüber hinaus wurden Tools bereitgestellt, die geeignet sind, die Faserorientierung auf Basis von lichtmikroskopischen Aufnahmen oder Mikro-CT-Aufnahmen sicher zu bestimmen und daraus die mechanisch anisotropen Kennwerte für die Konstruktion zu bestimmen. Das Fehlen dieser Methoden war ein großer Nachteil der Naturfasern gegenüber konventionellen Fasern wie Glas.

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