Simulative Prognose der Geometrie nassgepresster Karosseriebauteile aus Gelege-Mehrschichtverbunden

Simulation-based prediction of the geometry of wet moulded car body parts made of multilayered non-crimp fabrics

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-112417
  • Ziel der Arbeit war die Realisierung des Trockentiefziehens, da Schmierstoffe und Reinigungsmittel oft umweltschädliche Substanzen enthalten und eine längere Prozesskette zum Beölen sowie zum Reinigen der umgeformten Bauteile nötig ist. Motiviert durch die ökologischen und ökonomischen Potentiale wurde in Umformversuchen die Konsequenzen des Schmierstoffverzichts für einen verzinkten Tiefziehstahl sowie zwei Aluminiumlegierungen analysiert. Erhöhte Reibung und Adhäsionsneigung führte besonders beim direkten Kontakt der Aluminiumlegierungen mit dem Werkzeug zu Verschleiß und Schäden auf der Blechoberfläche. Zur Reibungsreduktion wurden die Werkzeuge unterschiedlich bearbeitet und mitZiel der Arbeit war die Realisierung des Trockentiefziehens, da Schmierstoffe und Reinigungsmittel oft umweltschädliche Substanzen enthalten und eine längere Prozesskette zum Beölen sowie zum Reinigen der umgeformten Bauteile nötig ist. Motiviert durch die ökologischen und ökonomischen Potentiale wurde in Umformversuchen die Konsequenzen des Schmierstoffverzichts für einen verzinkten Tiefziehstahl sowie zwei Aluminiumlegierungen analysiert. Erhöhte Reibung und Adhäsionsneigung führte besonders beim direkten Kontakt der Aluminiumlegierungen mit dem Werkzeug zu Verschleiß und Schäden auf der Blechoberfläche. Zur Reibungsreduktion wurden die Werkzeuge unterschiedlich bearbeitet und mit verschiedenen amorphen Kohlenstoffschichten versehen. In Streifenzieh- und Trockentiefziehversuchen wurde gezeigt, dass eine niedrige Werkzeugrauheit unabhängig vom Blechwerkstoff zu vorteilhaftem tribologischen Verhalten führt. Eine Wolframdotierung der Schichten wirkt hingegen negativ auf das Verschleißverhalten. Der Einfluss lasergenerierter Mikrostrukturen hängt von deren Tiefe und Flächendeckungsgrad ab. Es wurden tribologische Wirkzusammenhänge unter trockenen Kontaktbedingungen abgeleitet und gezeigt, dass Trockentiefziehen abhängig von Kontaktpartnern und Oberflächenmodifikationen realisierbar ist.show moreshow less
  • This thesis focused on the development of a simulation approach for predicting process-induced deformations of wet moulded car body parts. The approach not only captures the well-known deformation modes spring-in and warpage, but also an up to now insufficiently analysed bending deformation. Besides the development of an efficient FE discretisation strategy, the influence of process-related factors like radii correction and fibre reorientations was investigated. To this end, the sub-process simulations for forming and geometry prediction were coupled. The aforementioned simulation method was validated by analysing several CFRP body in white components that show the well-known spring-inThis thesis focused on the development of a simulation approach for predicting process-induced deformations of wet moulded car body parts. The approach not only captures the well-known deformation modes spring-in and warpage, but also an up to now insufficiently analysed bending deformation. Besides the development of an efficient FE discretisation strategy, the influence of process-related factors like radii correction and fibre reorientations was investigated. To this end, the sub-process simulations for forming and geometry prediction were coupled. The aforementioned simulation method was validated by analysing several CFRP body in white components that show the well-known spring-in deformation as well as a dominant bending deformation. Based on the validated simulation approach, recommendations towards the future design of CFRP parts with high geometrical accuracy could be made.show moreshow less

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Metadaten
Author:Christoph Amann
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-112417
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-195-9
ISBN:978-3-96147-195-9
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (322)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Marion Merklein, Volker Schulze
Advisor:Marion Merklein
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2019
Date of online publication (Embargo Date):2019/06/26
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2018/07/12
Release Date:2019/06/27
Tag:Aufsprung; Aufsprungsimulation; Biegedeformation; CFK-Karosseriebauteile; CFK-Schalenbauteile; Faserverbund(e); Gelege-Mehrschichtverbunde; Geometrieprognose; Maßhaltigkeit; Maßhaltigkeitsabweichungen; Nasspressen; Nasspressprozess; Prozesssimulation; Spring-In; Verwölbung; Verzug; Verzugsberechnung; Verzugssimulation
SWD-Keyword:Karosseriebau; Schichtverbundwerkstoff; Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff; Kunststoffverarbeitung; Modellierung; Biegung; Faserverbundwerkstoff; Epoxidharz; Gelege; Finite-Elemente-Methode; Materialmodellierung; Wärmespannung; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Length/size:xvi, 168 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-194-2
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
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-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International
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