Verbundprojekt: Flechtpultrusion und Biegen von thermoplastischen faserverstärkten Materialien; Teilprojekt: Simulationsmethoden für den Umformprozess

Im Rahmen des Verbundprojekts PulFlex werden effiziente, kostengünstige und recyclingfähige faserverstärkte thermoplastische Querträger für Hochspannungsleitungen im Energiesektor mittels Flechtpultrusion und nachfolgendem Biegen entwickelt. Das Teilprojekt "Simulationsmethoden für den Umformprozess" verfolgt dabei das Ziel, Ansätze und Modelle zu entwickeln, um vor allem den für die späteren Bauteileigenschaften entscheidenden Schritt der Umformung durch Biegung mittels FE-Simulationsmethoden abbilden zu können, um dadurch zukünftige Entwicklungen von Anwendungen der PulFlex-Technologie beschleunigen und optimieren zu können. Der technisch-wissenschaftliche Ansatz umfasst die Entwicklung und Validierung von numerischen Finite-Elemente-Modellen, die die strukturellen Eigenschaften und das Verhalten von Verbundwerkstoffen während des Biegeprozesses möglichst präzise abbilden. Dies umfasst die Berücksichtigung von Materialparametern wie Steifigkeit, Festigkeit, Elastizität und thermische Eigenschaften sowie die Unterscheidung zwischen Matrix (thermoplastisches Polymer) und Faserverhalten. Durch die Simulation sollen verschiedene Biegeszenarien einschließlich verschiedener PulBraiding-Laminate virtuell untersucht und die daraus resultierenden Spannungen, Verformungen und Versagensmechanismen vorhergesagt werden können. Dadurch soll künftig das Verhalten des Verbundwerkstoffs unter verschiedenen äußeren Belastungen verbessert und die Auswirkungen von Designentscheidungen bewertbar werden, bevor physische Prototypen hergestellt und getestet werden. Durch den Einsatz von Simulation können dadurch die Effizienz der Entwicklung erhöht werden, sowie Kosten und Zeit durch reduzierte experimentelle Iterationen reduziert werden und letztendlich die Leistung und Zuverlässigkeit der hergestellten Verbundwerkstoffkomponenten verbessert werden.