Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Zeiteffiziente Ermittlung geeigneter Materialzuführungsstrategien für Stempeldrapierprozesse bei Faserverbundkunststoffen mit Techniken des Maschinenlernens - OptiFeed

Ein wesentlicher Prozessschritt zur Herstellung endlosfaserverstärkter Kunststoffbauteile ist das Umformen textiler Halbzeuge (Drapieren). Dabei müssen für ein hochwertiges Drapierergebnis Formgeometrie, Material und Fertigungsprozess optimal aufeinander abgestimmt sein. In der Praxis sind Geometrie und Material aus Gründen der Funktionserfüllung bzw. Lastauslegung vorab festgelegt, weshalb vor allem die Prozessauslegung Potential zur Qualitätssteigerung bietet.

Bestehende Auslegungsmethoden für Drapierprozesse weisen verschiedene Vor- und Nachteile auf. Einerseits erlauben erfahrungsbasierte Expertenabschätzungen eine schnelle, aber subjektive Prozessempfehlung, andererseits können hochgenaue, aber aufwendige Drapiersimulationen eingesetzt werden. Allerdings sind zur Umsetzung solcher Simulationen umfangreiche numerische Kenntnisse nötig, die insbesondere bei KMU häufig nicht vorliegen. Zudem sind personal- und materialintensive Charakterisierungsversuche zur Materialparametrierung nötig.

Hier bieten virtuelle Prüfungen mit detaillierten Simulationsmodellen von Textilien eine Möglichkeit zur Aufwandsreduktion. Im Gegensatz zu experimentellen Versuchen erlauben virtuelle Simulationen eine schnelle und automatisierte Änderung textiler Eigenschaften.

Um die Zugänglichkeit zu Drapierprozessen zu steigern, zielt das Projekt OptiFeed darauf ab, schnelle, aber erfahrungsunabhängige Auslegemethoden für die Materialzuführung zu entwickeln. Der Ansatz hierzu ist der kombinierte Einsatz von Maschinenlernen (ML) und Simulationstechnik: Auf Basis zahlreicher Drapiersimulationen lernt ein ML-Algorithmus, für ein Bauteil eine geeignete Materialzuführung abzuschätzen - vergleichbar einem erfahrenen Prozessexperten. Die Materialkennwerte für die Drapiersimulation werden zeiteffizient in virtuellen Textilprüfungen gewonnen. Auf diese Weise entwickelt OptiFeed ein anwenderfreundliches, virtuelles Entwicklungswerkzeug zur Materialauswahl und Prozesseinrichtung für KMU`s.