Neuer Videobeitrag zum Kontinuierlichen Nassdrapieren (Continuous Wet Draping – CWD)
TackTIC
Tack of Thermoset Impregnated Carbon Fibers
Charakterisierung und Modellierung von Prepreg-Tack für die automatisierte Fertigung von CFK-Strukturen
Für die Herstellung großflächiger, hochbelastbarer Faserverbund-Strukturbauteile durch automatisierte Legeprozesse wie das Automated Fiber Placement (AFP) stellt die Klebrigkeit (Tack) von Prepregs die entscheidende Materialeigenschaft in Hinblick auf eine stabile Prozessführung und die davon abhängige Laminatqualität dar. In der industriellen Fertigung beruht die Einstellung des Prepreg-Tacks derzeit vorwiegend auf Erfahrungswissen und heuristischem Vorgehen durch Trial-and-Error. Dies geschieht in der Regel unter Ausblendung von Umwelteinflüssen und den Eigenschaften des verarbeiteten Materials, sodass bei diesem Vorgehen zugrundeliegende Mechanismen und die komplexen wechselseitigen Abhängigkeiten beim Prepreg-Tack unverstanden bleiben. Ziel der von der DFG geförderten Sachbeihilfe „TackTIC“ ist daher die Generierung eines bisher nicht existenten Grundverständnisses zu Einflüssen und Wirkmechanismen des Tacks von vorimprägnierten Kohlenstofffaser-Halbzeugen und dessen Modellierung. Das zu entwickelnde Materialmodell erlaubt es erstmals, auf Grundlage von chemischer Zusammensetzung und den davon determinierten, materialinhärenten Kennwerten sowie von Prozessparametern und fertigungsrelevanten Umwelteinflüssen eine Abschätzung des sich einstellenden Klebeverhaltens vorzunehmen.
Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Laufzeit: 2021-2024
Open-Acces-Artikel über die Simulation von Eigenspannungen in geschweißten Thermoplast-Strukturen erschienen: Numerical Investigation of Residual Stresses in Welded Thermoplastic CFRP Structures
Using thermoplastics as the matrix in carbon fiber-reinforced polymers (CFRP) offers the possibility to make use of welded joints, which results in weight savings compared to conventional joining methods using mechanical fasteners. In this paper, the resulting temperature distribution in the material due to resistance welding is investigated by transient finite element (FE) simulations. To examine the effects on the component structure, a numerical modeling approach is created, which allows determining the residual stresses caused by the welding process. It is shown that the area of the structure, especially near the joining zone, is highly affected by the process, especially in terms of residual stresses. In particular, the stresses perpendicular to the fiber direction show failure relevant values, which might lead to the formation of microcracks in the matrix. In turn, that is assumed to be critical in terms of the fatigue of welded composite structures. Thus, the suggested modeling approach provides residual stresses that can be used to determine their effects on the strength, structural stability, and fatigue of such composite structures.
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Neuer Beitrag zum Thema Mischbauweisen und der Anwendung des Multilayer-Insert auf zylindrische Strukturen auf LinkedIn
Transformed #MULTILAYERINSERT to cylindrical applications:
In former work within the #SPP1712 we reported about the increase of applicable load into carbon fiber structures due the use of local metal inserts. The Mutlilayer-Insert, which we call the scalable stack of load-appropriate dimensioned thin metal sheets, consists of a complete metal-region, which makes load introduction easier having the ability to use different kinds of joining techniques known in the area of metal constructions. Some days ago, we transferred this approach to cylindrical carbon fiber structures.
Tristan Hocke promoviert erfolgreich im Bereich Künstlicher Intelligenz
Am 21.10.2020 verteidigte Tristan Hocke, ehemaliger Mitarbeiter unserer Forschergruppe, erfolgreich seine Dissertation mit dem Titel “Klassifizierung und Untersuchung von thermografisch erfassten Fertigungsfehlern im Automated-Fiber-Placement-Prozess”. Kern der Arbeit von Herrn Hocke war es, die thermografische Prozessüberwachung durch Umsetzung von Methoden des Maschinellen Lernens und Künstlicher Intelligenz soweit zu entwickeln, dass Anomalien innerhalb der automatisierten Fertigung von Faserverbundstrukturen erkannt und eindeutig benannt werden können. Mit seiner Arbeit liefert er einen sehr wichtigen Beitrag zur Steigerung der Prozesssicherheit der Fertigungstechnologie.
Wir gratulieren ganz herzlich zu diesem Erfolg!
Neuer Beitrag zum Thema Energieeffizient und ressourcenschonend: Thermoplastische Faserverbundkunststoffe auf LinkedIn
Some days ago, we put our latest experimental fiber placement rig into operation. It is part of the research project #JoinTHIS, in which we, among other things, develop and investigate the lay-up of #ThermoplasticComposites. Core of our self-developed fiber placement head is a 2,4 kW #VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) laser from TRUMPF. While the head is currently under construction, the laser was proved and tested successfully.
Neuer Beitrag zum Thema CWD – Continuous Wet Draping auf YouTube
Neuer Beitrag zum Thema Mischbauweisen auf LinkedIn: Our high performance Composite Joining Method #MULTILAYERINSERT has gotten even better:
The approach of scalable load introduction allows, due to the use of local metal inserts, increased strength and a calculable failure behavior. The HPCFK Multilayer-Insert is capable to withstand loads up to 20 kN in-plane. Compared to the load capacity of a pure carbon competitor with 5 kN the applicable load could be increased to 4 times. The investigated Multilayer-Insert samples failed to bearing stress in the metallic region without noteworthy impacting the surrounding composite structure. In contrast, the composite specimen show a massive damage of the fiber structure. Thus, this hybrid joining element helps to reduce the number of necessary joins and in this way prevents the composite structure from up to 75% less structural unfavorable drill holes.
Besides the here shown prepreg application, the Multilayer-Insert is also available for infusion processes and further fiber materials like glass fiber reinforced plastics. Find out more at https://2025.hpcfk.de/multi-layer-inserts-mli/
DFG SPP1712 Multilayer-Inserts: Ergebnispräsentation auf der Hybrid 2020
Multilayer-Inserts bieten für Mischbauweisen von Faserverbundwerkstoffen mit metallischen Werkstoffen eine optimale Verbindungstechnologie mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften. Eine deutlich gesteigerte Leistungsfähigkeit für das Einleiten von Kräften in dünnwandige Faserverbundstrukturen konnte im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1712 „Intrinsische Hybridverbunde“ durch den Einsatz lokaler Hybridstrukturen, die in Form von metallischen Einzellagen im Bereich der Krafteinleitung vorliegen, erzielt und nachgewiesen werden. Dabei substituieren die metallischen Einzellagen örtlich Faserlagen in gleicher Dicke. Der schichtweise Aufbau bewirkt eine Vergrößerung der Überlappungsfügung zwischen den Metalllagen und dem umgebenden Laminat und realisiert eine Einleitung der angreifenden Kraft in alle Laminatlagen mit einem in Zentrum befindlichen reinmetallischen Kern.
Auf der vom 28.4. bis zum 29.4. stattfindenden Hybrid 2020 werden die in den vergangenen sechs Jahren erzielten Ergebnisse, wie zurzeit üblich über eine Web-Konferenz, präsentiert. Wir bedanken uns herzlich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Förderung dieses Schwerpunktprogramms 1712 “Intrinsische Hybridverbunde” und damit unserer interdisziplinären Forschung.
Mehr zum Thema und auch zu allen weiteren Projekten auf dem YouTube Kanal des SPP1712: