Zertifikatsprogramm: Composite Design Specialist

Leichtbaustrukturen aus Composite Materialien ermöglichen deutliche Gewichtsreduktionen gegenüber metallischen Strukturen. Im Unterschied zu metallischen Bauweisen erfolgen die Fertigung der Strukturen und die Herstellung des Werkstoffes bei Composites simultan in einem Prozessschritt. Ferner lassen sich insbesondere mit faserverstärkten Kunststoffen Bauweisen mit hohem Integrationsgrad realisieren, die wiederum durch intelligente Funktionen der Baugruppen flankiert werden können. Vor diesem Hintergrund erfordert die Konstruktion einer Faserverbundstruktur neben den klassischen Konstruktionsprinzipien vom Ingenieur auch vertiefte Kenntnisse über die fertigungstechnische Umsetzung von Faserverbundstrukturen mit zum Teil hohem Integrationsgrad. Darüber hinaus führt die Vielzahl an Halbzeugen für Faserverbundwerkstoffe zu völlig neuen Gestaltungsmöglichkeiten, die jedoch eine aufwendigere und neuartige Auslegungsphilosophie verlangen. Hierbei steht die Kenntnis des spezifischen Verformungsverhaltens von richtungsabhängigen (anisotropen) Werkstoffen im Vordergrund. Im Gegensatz zu metallischen Bauweisen werden Faserverbundstrukturen oftmals in Form von großflächigen Bauteilen mit geringer Wandstärke eingesetzt. Derartige Bauweisen neigen insbesondere unter Druckbelastung zu einem instabilen Verformungsverhalten, sofern die kritischen Beullasten überschritten werden. Bislang bleibt die Tragreserve durch Ausnutzung des nichtlinearen Nachbeulverhaltens von dünnwandigen, versteiften Faserverbundstrukturen weitestgehend ungenutzt. Vor diesem Hintergrund ergibt sich aus der gezielten Zulassung eines nichtlinearen Strukturverhaltens für Faserverbundstrukturen ein erhebliches Leichtbaupotenzial. Der wirtschaftliche und technologische Erfolg einer Faserverbundstruktur erfordert somit ein vertieftes Verständnis des Strukturverhaltens insbesondere von funktionsintegrierten Faserverbundbauteilen, welches auf der Basis von analytischen Modellen oder auch mittels hochmoderner Finite-Elemente-Programmsysteme bewertet wird.

Das Zertifikatsprogramm umfasst insgesamt 2 Seminare (1 Pflichtseminar, 1 Wahlseminar) mit einer Gesamtdauer von 5 Tagen. Das Seminar „Fertigungsgerechtes Konstruieren von Faserverbundstrukturen“ ist ein Pflichtseminar, ein weiteres Seminar wählen Sie entsprechend Ihrer Interessen und beruflichen Präferenz aus den zwei Wahlseminaren aus. Sie können die Seminare einzeln oder zu einem günstigen Paketpreis buchen. Mit Bestehen des schriftlichen Tests erwerben Sie das Zertifikat „Composite Design Specialist“. Sie können das Zertifikatsprogramm innerhalb eines Zeitraums von 2 Jahren abschließen.

Ihre Seminare zum Zertifikat "Composite Design Specialist"

Pflichtseminer

• Fertigungsgerechtes Konstruieren von Faserverbundstrukturen (2 Tage)

Wahlseminare

• Entwurf und Berechnung von Faserverbundstrukturen (3 Tage)
• FEM-Berechnungen von Composite-Strukturen | Softwaregestützte Simulation (3 Tage)

Inhalte

Pflichtseminar: Fertigungsgerechtes Konstruieren von Faserverbundstrukturen

Bauweisen von Faserverbundstrukturen

• Integral- und Differentialbauweisen
• Sandwichbauweisen
• Hybridbauweisen

Funktionsintegrierte Faserverbundstrukturen

• Structural Health Monitoring
• Adaptive Faserverbundstrukturen

Produktionstechnologien für Faserverbundstrukturen

• Harzinfusionsverfahren
• Prepreg Verfahren
• Wickeltechnologie
• Pressverfahren
• Pultrusionsverfahren

Montageprozesse von Composite Werkstoffen

• Verbindungstechniken
• Toleranzmanagement
• Montageabläufe

Fertigungsgerechter Entwurf einer Faserverbundstruktur

• Fertigungsmittel
• Fertigungsrestriktionen
• Fallbeispiel

Wahlseminar 1: Entwurf und Berechnung von Faserverbundstrukturen

Linear und nichtlineares elastisches Werkstoffverhalten

• Spannungsanalyse
• Verzerrungsanalyse
• Elastisches Werkstoffverhalten
• Hygro-thermoelastisches Stoffgesetz für anisotrope Materialien
• Zweidimensionale Strukturen

Unidirektionale Einzelschicht (UD-Schicht)

• Kennwerte der UD-Schicht
• Bestimmung der UD-Kennwerte
• Verfeinerte Modelle für Kennwerte quer zur Faser (^)
• Verfahrensabhängiger Faservolumengehalt

Transformationsgesetze der UD-Schicht

• Transformation der Kennwerte einer UD-Schicht
• Transformation der Spannungen und Dehnungen

Mehrschichtverbundwerkstoffe – Klassische Laminattheorie (Stoffgesetz des Mehrschichtverbundes)

• Definition eines Mehrschichtverbundes
• Schnittgrößen des Mehrschichtverbundes
• HOOKE’sches Materialgesetz für einen anisotropen Werkstoff

Umwelteinflüsse auf faserverstärkte Kunststoffe

• Auswirkung der Umwelteinflüsse
• Feuchtigkeit
• Temperatur
• Strahlenbelastung

Beispiel für den Entwurf einer Faserverbundstruktur (Vorauslegung von Faserverbundstrukturen in der Designphase)

Wahlseminar 2 - Teil 1: FEM-Berechnungen von Composite-Strukturen

• FEM-Berechnungen von CFK-Leichtbaustrukturen: Präsentation ausgewählter DLR-Projektergebnisse zum Stand der Technik und Herausforderungen für die Zukunft
• Zusammenfassung Mechanik
• Zusammenfassung Laminattheorie
• Einführung in die FEM (Beispiel eines gekoppelten Federsystems)
• Kurze Herleitung FEM über Variationsrechnung
• Aufbau des FEM-Gleichungssystems
• Numerische Integration, reduzierte Integration
• Elementtypen
• Nichtlinearitäten
  • Definitionen Dehnung (Ingenieurdehnung, Green-Lagrange)
  • Geometrisch nichtlineares Verhalten
  • Materialverhalten bei Faserverbundstrukturen
  • Versagenskriterien
  • Stabilitätsphänomene bei Faserverbundstrukturen
  • Vergleich der Solver, Vorteile und Nachteile
• Berücksichtigung von Querschubverzerrungen
• Randeffekte

Wahlseminar 2 - Teil 2: Softwaregestützte Simulation in der Faserverbundtechnologie

Möglichkeiten der FEM-Modellierung dünnwandiger Leichtbaustrukturen

Typen finiter Elemente zur Simulation dünnwandiger Leichtbaustrukturen

• Prinzipielle Annahmen
• Freiheitsgrade pro Knoten
• Elementformulierungen
• Klassische Laminattheorie

Homogenisierungsmethoden

• Prinzipielle Annahmen der Homogenisierung
• Arten von Randbedingungen
• Kleine vs. große Deformationen

Schädigungsmechanik

• Versagenskriterien
• Schadensfortschritt

Die Seminare können auch einzeln gebucht werden. Gegenüber Einzelbuchung sparen Sie über 10%. Seminarteilnahmen der letzten zwei Jahre werden angerechnet.

weitere Informationen unter www.mtec-akademie.de/FC117