Nachhaltige faserverstärkte Kunststoffe im Spritzguss: Faserorientierung und Faserschädigung in Experiment und Simulation

Injection moulded, sustainable fibre-reinforced polymers: Fibre orientation and fibre damage: experiment versus simulation

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-110675
  • Der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen und von Recycling-Werkstoffen in Faserverbundwerkstoffen als Leichtbauwerkstoff vereint viele Aspekte der Nachhaltigkeit. Auf der Basis dieser Arbeit soll naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) und Kunststoffen, verstärkt mit rezyklierten Kohlenstofffasern (rCFK), ein Zugang für den Einsatz als spritzgegossenes Serienbauteil im Automobilbereich eröffnet werden. Damit Designer und Ingenieure einen derartigen Werkstoff im Produktentwicklungsprozess im Automobilbereich einsetzen können, muss dieser mit numerischen Simulationen abgebildet werden können. Aktuell sind in den kommerziellen Software-Programmen für Spritzguss-Simulationen vor allem ModelleDer Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen und von Recycling-Werkstoffen in Faserverbundwerkstoffen als Leichtbauwerkstoff vereint viele Aspekte der Nachhaltigkeit. Auf der Basis dieser Arbeit soll naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) und Kunststoffen, verstärkt mit rezyklierten Kohlenstofffasern (rCFK), ein Zugang für den Einsatz als spritzgegossenes Serienbauteil im Automobilbereich eröffnet werden. Damit Designer und Ingenieure einen derartigen Werkstoff im Produktentwicklungsprozess im Automobilbereich einsetzen können, muss dieser mit numerischen Simulationen abgebildet werden können. Aktuell sind in den kommerziellen Software-Programmen für Spritzguss-Simulationen vor allem Modelle für Glasfasern integriert. Naturfasern und rezyklierte Kohlenstofffasern besitzen jedoch eine viel größere Variation ihrer morphologischen und mechanischen Eigenschaften, was die direkte Übertragung bestehender Modelle erschwert. Zu Beginn dieser Arbeit gab es noch keine Modelle zur Simulation von spritzgegossenen NFK. Daher galt es, diese Lücke zu schließen. Die vorliegende Arbeit ist damit ein wichtiger Schritt in Richtung des frühzeitigen Einsatzes von Simulationstools im Produktentwicklungsprozess von NFK und rCFK, damit Designer und Ingenieure in der Zukunft bei der Werkstoffauswahl im größeren Umfang nachhaltige Verbundwerkstoffe berücksichtigen können.show moreshow less
  • The usage of renewable resources and of recycled products in fibre-reinforced composites as lightweight materials combines many aspects of sustainability. Based on this thesis new pathways for natural fibre-reinforced polymers and for recycled carbon fibre-reinforced polymers such as injection moulded, mass-produced components in the automotive industry shall be developed. Numerical simulations are necessary so that designers and engineers can use these new composite materials in the product development process. Currently available commercial software programs include models for glass fibre-reinforced polymers. Natural fibres and recycled carbon fibres vary majorly in their morphological andThe usage of renewable resources and of recycled products in fibre-reinforced composites as lightweight materials combines many aspects of sustainability. Based on this thesis new pathways for natural fibre-reinforced polymers and for recycled carbon fibre-reinforced polymers such as injection moulded, mass-produced components in the automotive industry shall be developed. Numerical simulations are necessary so that designers and engineers can use these new composite materials in the product development process. Currently available commercial software programs include models for glass fibre-reinforced polymers. Natural fibres and recycled carbon fibres vary majorly in their morphological and mechanical properties, which complicates the transfer of the actual models. At the beginning of this study, models to simulate injection moulded NFC polymers were missing in simulation software. A huge research project was started to close this gap. The present work is therefore an important step regarding the simulatability of composites reinforced by natural fibres and recycled carbon fibres so that designers and engineers in the future can consider sustainable composites when selecting materials.show moreshow less

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Metadaten
Author:Katharina Albrecht
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-110675
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-187-4
ISBN:978-3-96147-187-4
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Referee:Tim Osswald, Sandro Wartzack, Jörg Müssig
Advisor:Tim Osswald
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2019
Date of online publication (Embargo Date):2019/05/14
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2018/07/16
Release Date:2019/05/17
Tag:Fasermorphologie; Naturfaserverstärkte Kunststoffe; Recycelte Kohlenstofffaser; Spritzguss-Simulation
SWD-Keyword:Naturfaser; Nachhaltigkeit; Spritzgießen; Faserverbundwerkstoff; Simulation; Faserorientierung; Pflanzenfaser
Length/size:xiv, 169 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-186-7
Institutes:Technische Fakultät
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
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