Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Fertigungstechnologien und Berechnungsmodellen für lastangepasste drapierte Preformen aus maßgeschneiderten Gradientengeweben

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung flexibler Fertigungstechnologien und neuer Berechnungsgrundlagen, um Verstärkungstextilien mit anforderungsgerechter, lokal unterschiedlicher Drapierbarkeit auf Basis der Webtechnik auszulegen und textiltechnisch umzusetzen. Mittels Kombination von Flächen mit geringer Fadenverkreuzung mit Teilflächen hoher Fadenverkreuzung soll die Fadenorientierung in der Preform auch in Kombination mit einem lokal eingebrachten drapierbeeinflussenden Fadensystem gezielt gesteuert werden, um FKV-Bauteile lastgerecht auslegen und reproduzierbar fertigen zu können. Die in der Industrie bereits etablierte Webtechnologie und die zugehörige Bindungstechnik werden dafür dahingehend weiterentwickelt, dass Gradientengewebe mit lokal unterschiedlichen Bindungen sowie mit diagonal versetzten variabel-axialen Fäden mittels ORW-Technik (lokale Versteifung) kombiniert werden.

Dazu wird ein einfaches KMU-taugliches System konzipiert, umgesetzt, getestet und bewertet. Mittels Simulation werden die lastgerechte Soll-Faserorientierung im Bauteil ermittelt und entsprechende lokal angepasste Gewebebindungen simulationsgestützt ausgelegt. Die Ergebnisse der Strukturentwicklung, der Technologieentwicklung und der Drapiersimulation werden an ausgewählten Gewebestrukturen demonstriert und bewertet. Es wird eine simulationsgestützte CAE-Kette aufgebaut. Anhand einer definierten Demonstrator-Geometrie wird nachgewiesen, dass Gradientengewebe in eine komplexe Geometrie, fehlerfrei und lastgerecht mit weitestgehender Vermeidung von Zu- und Einschnitten und 30 % geringerem Lagenaufbau und damit erheblich wirtschaftlicher verglichen mit herkömmlichen Textilien drapiert werden können.

Die Ergebnisse werden nach Projektabschluss für die KMU der deutschen Textilindustrie zur Nutzung in Anwendungsfeldern der KMU-geprägten Verbundwerkstoffindustrie in den Bereichen Automobil-, Luftfahrzeug- Maschinen- und Anlagenbau bereitstehen.

Ergebniszusammenfassung:

Als Ergebnis liegen numerische Modelle zur Abbildung von Geweben mit Kombination mehrerer Bindungen und mit zusätzlich lokal integrierten Diagonalfäden vor. Diese Modelle können von den KMU der Textil- und Faserverbund-Branchen sowie von Simulationsdienstleistern zur Auslegung von Geweben und anderen textilen Strukturen (z. B. Gelegen) mit Gradienteneigenschaften genutzt werden.

Es wurde ein neuartiges ORW-System (Open Reed Weaving) konstruktiv-technologisch entwickelt. Die modifizierten und erweiterten Einheiten wurden steuerungstechnisch in eine Webmaschine eingebunden, erprobt und bewertet. Die erweiterten Einheiten können von den KMU der Textilbranche in vorhandene Webmaschinen eingebaut werden, um Gradientenstrukturen zu fertigen.

Weiterhin liegt eine Systematik zur Struktur- und Bindungsentwicklung von Gradientengeweben vor, die vor allem von den KMU der Textilbranche genutzt werden kann, um Gradientenstrukturen zu entwickeln und dann zu fertigen.