Verbundprojekt: Modellierung und Simulation von Hochleistungs-Polymerverbundwerkstoffen; Teilvorhaben: Modellierungs- und Simulationsplattform

Gesamtziel ist die Erarbeitung von Konzepten und prototypische Umsetzung einer Modellierungs- und Simulationsplattform, die die multilaterale Zusammenarbeit von Partnern aus Forschung und Industrie bei der Entwicklung von thermoplastischen Hochleistungsverbundwerkstoffen sowie daraus gefertigter Komponenten erleichtert. Dies beinhaltet die Materialsynthese, Materialcharakterisierung und die Erstellung fortschrittlicher Materialmodelle für FEA-Simulationen. Das Projekt zielt gleich auf zwei der genannten Schwerpunktthemen der Bekanntmachung. Adressiert werden "Neue Materialien insbesondere für den Leichtbau" sowie "Digitalisierung für Mobilität 4.0 und Industrie 4.0". Das Teilvorhaben der Matplus Modellierungs- und Simulationsplattform verfolgt die folgenden wissenschaftlichen Arbeitsziele. Es sollen Modellbeschreibungen für anisotrope und heterogene Werkstoffe zur Unterstützung von hybriden Verbundwerkstoffen erarbeitet werden. Es sollen Konzepte für die Einbindung fortgeschrittener Werkstoffprüfungen für derartige Werkstoffe als Eingangsdaten für die Modellbildung erarbeitet werden, so dass die Prozess- und Systemsimulation bei der multilateralen Zusammenarbeit gestärkt wird. Es sollen Modelle für die Auslegung von Herstellverfahren und Komponenten zusammengeführt werden. Es sollen Werkstoff- und Modellierungsansätze durch Schaffung eines funktionalen Prototyps validiert werden, der erstmals die Datenerfassung, Datenauswertung, Modellbildung für thermoplastische Verbundwerkstoffe ermöglicht. Mit neuen Werkstoffen werden am KIMW im Teilvorhaben "Charakterisierung der Materialeigenschaften verschiedener Werkstoffverbunde" folgende technische Ziele verfolgt: Die Wandstärke soll durch Viskositätsreduktion beim Schäumen um 10-25% verringert werden. Die Dichte soll durch hohle Glaskugeln um 8-25% und durch Schäumen um 3-8% abgesenkt werden. Dies beinhaltet die Erforschung der Zusammenhänge zwischen Werkstoff- und Verfahrensparametern sowie Schneckendesign.