Struktur- und Prozesssimulation
Struktur- und Prozesssimulation am ITM
Die Modellierung und Simulation textiler Fertigungsprozesse sowie der mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Garne, Garnkonstruktionen und vielfältigen textilen Strukturen, wie Gewebe, Gelege, Vliesstoffe oder Geflechte, gewinnt in der Forschung und industriellen Praxis stark an Bedeutung. Durch begleitende Simulation werden Entwicklungsprozesse deutlich verkürzt, da der Prototypenbau und entsprechende Analysen an der realen Struktur enorm reduziert werden. Das ITM ist mit verschiedenen entwickelten Modellen, basierend auf der Finite Element Methode, in diesem Bereich sehr breit aufgestellt. Es werden textile Strukturen und Fertigungsabläufe entlang der gesamten Prozesskette modelliert und simuliert sowie vielfältige Textilsimulationen unter anderem von Bau-, Medizin- und Verstärkungstextilien für Composites durchgeführt.
Modellierung und Simulation textiler Prozesse und Strukturen
Der Aufbau von technischen Verstärkungstextilien führt vom Hochleistungsfilament über das Verstärkungsgarn bis zur komplexen textilen Struktur. Die strukturmechanische Analyse und Dimensionierung erfolgen je nach Bedarf auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen. Mittels Multiskalen-Modellierung und ‑Simulation werden am ITM gezielt textile Hochleistungsmaterialien für eine Vielzahl von Anwendungsfeldern erforscht sowie textile Halbzeuge und Herstellungsverfahren weiterentwickelt.
Ziel der Modellierung und Simulation der textilen Prozesse und Strukturen ist die Erarbeitung von Simulationslösungen zur Vorhersage von:
- Materialeigenschaften von Garnen und textilen Flächengebilden (Gewebe, Maschenwaren, Gelege, Vliesstoffe, Geflechte),
- Einflüssen von Verarbeitungsprozessen und Ausrüstungshilfsmitteln auf die Materialeigenschaften,
- Einflüssen von Konstruktionsparametern auf die Werkstoffeigenschaften (Struktur-Eigenschafts-Beziehungen) sowie von
- funktionalen Eigenschaften wie Mechanik, Drapierverhalten und Permeabilität.
Darüber hinaus werden am ITM zur Unterstützung des Preformings von Verstärkungstextilien für Composites oder der Textilentwicklung von Bau- oder Medizintextilen u. a. folgende Forschungsarbeiten durchgeführt:
- Entwicklung und Validierung von Material- und Simulationsmodellen zur Textilsimulation auf der Mikro-, Meso- und Makroebene,
- Durchführung von strukturellen Simulationen zur Ermittlung funktionaler Eigenschaften,
- Analyse von Fertigungsprozessen, z. B. mittels Websimulation, Flechtsimulation, Umformsimulation oder Drapiersimulation,
- Weiterentwicklung von Methoden zur Qualitätssicherung, z. B. Hochfrequenz-Wirbelstromtechnik,
- Entwicklung und Aufbau unikaler Prüfstände zur Ermittlung von Materialeigenschaften und ‑gesetzen sowie zur Erforschung des Prefomings mit Geometrien unterschiedlicher Komplexität und aktiver Prozesssteuerung.
Das ITM verfügt dazu über modernste Rechentechnik und weitreichende Modellierungs- und Simulationssoftware (LS-DYNA, ANSYS, ANSYS Composite PrepPost, SolidWorks, MATLAB, GeoDict u. a.).
Ansprechpartner:
© Mirko Krziwon
Herr Dr. Thomas Gereke
Forschungsgruppenleiter Struktur- & Prozesssimulation
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