Seminar

Konstruieren mit Composites

mit Teilnahmebescheinigung

Konstruieren mit Composites

Wie bei keinem anderen Werkstoff, beeinflussen sich bei Composites Werkstoffeigenschaften, Bauteilgeometrie, Fertigungsverfahren sowie Losgröße und Herstellkosten gegenseitig. Die Anzahl der Konstruktionsparameter ist im Vergleich zu isotropen Konstruk­tionswerkstoffen deutlich umfangreicher; neben Bauteilgeometrie und Wanddicke sind bei FKV-Bauteilen zusätzlich noch Fasermengen, die Faser­orientierungen und die Schichtreihenfolgen festzulegen.

Dieses Seminar macht Sie mit den konstruktiven Besonderheiten von Composites und den Analysewerkzeugen für FKV vertraut. Auf der Grundlage der Richtlinie VDI 2014 lernen Sie die Vorgehensweise kennen, um richtungsabhängige Werkstoffe zu modellieren, Werkstoffkennwerte zu bestimmen und Festigkeiten nachzuweisen. Anhand von anschaulichen Rechen­übungen an ­konkreten Strukturen werden die theoretischen Inhalte verdeutlicht und vertieft. Möglichkeiten der numerischen Simulation (FEM) runden die Weiterbildung ab. Nach dem Besuch des Seminars sind Sie in der Lage, eine tragfähige Faserverbundstruktur zu ent­werfen, auszulegen und zu berechnen.

Das 2-tägige Seminar können Sie auch als firmeninterne Schulung buchen. Das Seminar kann auch im Rahmen des Lehrgangs "Fachingenieur Leichtbau VDI" als Wahlpflichtmodul belegt werden.

Top Themen

  • Berechnung von endlosfaserverstärkten, anisotropen Werkstoffen nach Richtlinie VDI 2014
  • Auslegung von Strukturbauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV)
  • Umgang mit Fügetechniken, ­lokalen ­Lasteinleitungen sowie Ermüdungs­beanspruchungen
  • Berechnung von Schichtspannungen und globalen Verzerrungen
  • Versagensformen bei endlosfaserverstärkten FKV-Bauteilen

Ablauf des Seminars "Konstruieren mit Composites"

Erfahren Sie im Seminar "Konstruieren mit Composites" mehr zu folgenden Themen:

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Programmablauf

Eigenschaften und Besonderheiten von Composite-Strukturen

  • Einsatzgebiete der Faser-Kunststoffverbunde
  • Vergleich mit isotropen Konstruktionswerkstoffen
  • Wann sind Faser-Kunststoff-Verbunde sinnvoll?

Einführung in die Komponenten Faser und Matrix

  • Faserarten und textile Halbzeuge: Typen, Eigenschaften, ­Verwendung
  • Matrixtypen (Duro- und Thermoplaste)
  • Faser-Matrix-Halbzeuge
  • Auswahlmethodik für Fasern, Matrix, Halbzeuge

Modellierung der richtungsabhängigen Werkstoff­gesetze –
Klassische Laminatanalyse

  • Unidirektionale Einzelschicht (UD-Schicht)
  • Winkeldefinition und Transformationsbeziehungen
  • Klassische Laminattheorie
  • Ermittlung von Spannungen und Verzerrungen
  • Netztheorie als Entwurfshilfe; Regeln der Netztheorie
  • Vorstellung des Programms alfaLam, Analysebeispiel

Versagensformen und Festigkeitsnachweise bei ­FVK

  • Versagensarten und -verhalten von UD-Schichten (Faser- und Zwischenfaserbruch)
  • Pauschalbruchkriterien (Tsai-Wu, Dehnungs­kriterium)
  • der Begriff der Wirkebenen nach Puck
  • die physikalischen Wirkebenen-Bruchkriterien nach Puck
  • Analysebeispiel: Schichtenweise Bruchanalyse mit alfaLam

Einführung in die Richtlinie VDI 2014

  • Aufbau der VDI 2014: Grundlagen, Konzeption, Berechnung
  • Vorgehensweise bei der konstruktiven Gestaltung von
    FKV-Bauteilen
  • Erforderliche Materialkennwerte
  • Aspekte der Langzeitmodellierung
  • Prinzipielles Vorgehen bei Ermüdungs­beanspruchung

Versuch: Vergleich von Rechnung und Praxis

  • Biegebruchversuch an einer GFK-Flachprobe
  • Berechnung der Biegeprobe mit alfaLam
  • Vergleich experimenteller und rechnerischer Bruchmomente

Überblick über gängige FKV-Fertigungsverfahren

  • Handlaminieren; Pressverfahren
  • RTM Verfahren; Wickeln; Kontinuierliche Verfahren

Besondere konstruktive Möglichkeiten der FVK

  • Nutzung des schichtenweisen Aufbaus
  • Gestaltung der thermischen Ausdehnung
  • Akzeptanz von Zwischenfaserbruch

Rechenbeispiel Drucklufttank (analytisch)

  • Auslegung nach Netztheorie
  • Auslegung nach Klassischer Laminattheorie (CLT)
  • Degradationsanalyse

Fügetechniken und lokale Lasteinleitungen

  • Klebung; Bolzenverbindung
  • Schlaufenanschluss; Pressverband

Auslegungsbeispiel Antriebswelle (analytisch)

  • Festigkeitsberechnung nach CLT
  • Stabilitätsanalyse
  • Auslegung Bolzenanschluss; Auslegung Längspressverband

Numerische Analyse von Faser-Kunststoff-­Verbunden (FEM)

  • FE-Programme: Ansys Classic, Workbench, ACP
  • Verwendete Elementtechnologien
  • Übertragung der Werkstoffkennwerte
  • FKV-spezifische Möglichkeiten in ACP: Faser­ausrichtung, ­Drapierung, Analysemöglichkeiten, Plybook

Zielgruppe

Das Seminar "Konstruieren mit Composites" richtet sich an:

  • Entwickler
  • Konstrukteure
  • Berechnungsingenieure
  • Fachkräfte aus dem berechnungsnahen Umfeld

... insbesondere in den Branchen Fahrzeugtechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Windenergietechnik und ­Sportgeräteentwicklung.

Ihre Referenten für das Seminar "Konstruieren mit Composites":

Dr.-Ing. Christoph Möller, ICM-Composites GmbH & Co. KG, Weiterstadt

Dr.-Ing. Daniela Feldten, Geschäftsführerin, MeFeX GmbH, Weiterstadt

Dr.-Ing. Christoph Möller studierte Maschinenbau mit Schwerpunkt Flugzeugbau und Leichtbau an der Technischen Universität Braunschweig. Nach dem Studium folgte eine wissenschaftliche Assistenzzeit am Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen (KLuB) der TU Darmstadt, bei der sein Forschungsschwerpunkt die ­faserparallele Druckfestigkeit von CFK war. Nach Abschluss der Promotion im Jahre 2011 gründete er im Team ein Ingenieurbüro zur Berechnung von Faser-Kunststoff-Verbunden.

Dr.-Ing. Daniela Feldten studierte allgemeinen Maschinenbau mit Schwerpunkt Leichtbau an der Technischen Univer­sität Darmstadt. Nach dem Studium folgte eine Promotion am Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen (KLuB) der TU Darmstadt, bei der ihr Forschungsschwerpunkt die Biegeschwing­festigkeit von GFK war. Im Jahre 2013 gründete sie ein Ingenieurbüro zur Berechnung von Faser-Kunststoff-Verbunden und Fertigung von Prototypen. 2017 folgte daraus die Gründung der MeFeX GmbH.

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Veranstaltungsnummer : 03SE063

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40547 Düsseldorf
+49 211/52060-0 zur Webseite

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70372 Stuttgart
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60439 Frankfurt
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