Entwicklung eines offenen Modells zur Darstellung, Planung und Überwachung von Abläufen zur Fertigung textilverstärkter Verbundkomponenten

Wichtige Daten im Überblick

Teilprojekt:	D04 im SFB 639: Textilverstärkte Verbundkomponenten für funktionsintegrierende Mischbauweisen bei komplexen Leichtbauanwendungen
Laufzeit:	01/2004 – 12/2007
Finanzierung:	DFG / SFB 639
Bearbeiter:	Dr.-Ing. Hajo Wiemer
Kooperation:	Mitgliedsinstitute der TU Dresden im SFB 639

Zielstellung

Im Zusammenhang mit Leichtbau-Konzepten erlangen textilverstärkte Verbundwerkstoffe immer mehr an Bedeutung. Textilverstärkte Verbundwerkstoffe besitzen große Flexibilität in Bezug auf die Anpassung der Werkstoffstruktur an die Belastungen. Diese Flexibilität ist durch viele Einflussmöglichkeiten entlang der Prozesskette, beginnend mit den Eigenschaften der Rohstoffe, deren Mischungsverhältnisse bei der Filament- und Garnherstellung, über die Wahl unterschiedlicher Verarbeitungsverfahren und Montagevarianten zum textilen Halbzeug mit zugehörigen anpassbaren Prozessparametern bis zur Konsolidierung des Textiles zum Bauteil gegeben.

Die bislang übliche isolierte Betrachtung von einzelnen Problemfeldern und Prozessschritten wird bei einer von derartigen starken Wechselwirkungen geprägten Prozesskette den Anforderungen nicht gerecht. Die durchgängige Betrachtung der einzelnen Teilbereiche Werkstoffe, Konstruktion, Fertigung und Montage ist zwingend erforderlich. Denn nur bei möglichst durchgängiger, abgestimmter Vorgehensweise kann das gegebene hohe Leichtbaupotenzial voll ausgeschöpft werden.

Ziel der Forschungsarbeit ist daher die Entwicklung eines offenen Modells zur Darstellung, Planung und Überwachung von Fertigungsabläufen textilverstärkter Verbundstoffe.

Lösungsweg

Analyse der Grobstruktur der Prozesskette sowie der charakteristischen Besonderheiten bei der Herstellung textilverstärkter Verbundstoffe.
Erstellen eines Anforderungskataloges an das Fertigungsprozessmodell.
Recherche nach geeigneten Planungsmethoden aus den planerischen Fachdisziplinen wie Arbeitsplanung und Prüfung der Einsatzmöglichkeiten kommerziell verfügbarer Planungssoftware.
Darstellung des Fertigungsablaufes im SFB 639 im Sinne der Grobplanung.
Untersetzung der Grobstruktur mit Arbeitsgängen, Arbeitsstufen, Stammdaten, Prüfanweisungen usw. im Sinne der Feinplanung.
Anwendung des Fertigungsprozessmodells für eine reproduzierbare Herstellung ausgewählter Eigenschaften.

Ergebnisse

Im bisherigen Bearbeitungszeitraum erfolgte die detailliert strukturierte Darstellung des Fertigungsablaufes (s. Abbildung). Basierend auf dieser Darstellung wurde begonnen, die Wechselwirkungen bzw. Einflüsse zu modellieren, die für die reproduzierbare Herstellung der geforderten Werkstück- und Werkstoffeigenschaften (z. B. Festigkeit, Steifigkeit) der textilverstärkten Verbundstoffe erforderlich sind.