Die Vorhersage der Faserorientierung und deren Übertrag an die Struktursimulation

Die Faserorientierung in spritzgegossenen Bauteilen hat einen entscheidenden Einfluss auf das mechanische Verhalten der Kunststoffbauteile. Die Kenntnis über die lokale Faserorientierung bietet dem Entwickler einen wichtigen Zusatznutzen bei der Produktentwicklung. So besitzen kurzfaserverstärkte Werkstoffe in Bereichen ungünstiger Faserorientierung (Bindenähte, Fließnähte, o.ä.) meist nur einen Bruchteil der Festigkeit, wie sie im Datenblatt angegeben wird. Die Ausrichtung der Kurzfasern beim Spritzgießen hängt dabei neben Material, Geometrie und Prozessparametern sehr stark von der Anspritzposition ab. Mit Hilfe einer Spritzgießsimulation lässt sich die lokale Ausrichtung der Fasern im Bauteil vorhersagen und diese Information in eine gekoppelte Struktursimulation einbinden. Diese als integrative Simulation oder auch Co-Simulation bezeichnete Methode erlaubt es dem Konstrukteur das Bauteil belastungsgerecht auszulegen, da die Richtungsabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften berücksichtigt wird.

Um die Faserorientierung vorherzusagen nutzen wir die Software SIGMASOFT® Virtual Molding. Per 3D- Simulation wird für jedes Finite Element ein Faserorientierungstensor (FOT) berechnet. Diese ortsabhängigen Informationen können dann mittels entsprechender Schnittstelle an das FEM-Netz der jeweiligen Software für die Struktursimulation (z.B. ANSYS, ABAQUS, HyperWorks u.a.) exportiert werden. Damit können dann in der Strukturanalyse anisotrope Materialeigenschaften berücksichtigt werden, was dem Berechnungsingenieur den entscheidenden Mehrwert liefert, um mögliche Schwachstellen im Design frühzeitig aufzudecken. Der Faserexport kann nicht nur für mechanische Berechnungen sinnvoll sein, sondern z.B. auch für thermische Simulationen von Bauteilen aus wärmeleitfähigen Werkstoffen die mit Kohlefaserverstärkung verwendet werden.

Faserorientierung am Bauteil visualisiert mit Vektoren


Haben wir Sie neugierig gemacht? Testen Sie uns!

Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.