digitaler prototyp - leichtbau bw

Datum: 25 – 26. Juni 2018

Ort: Technologietag Hybrider Leichtbau, Messe Stuttgart

Ganzheitlicher digitaler Prototyp im Leichtbau für die Großserienproduktion

Digitaler Prototyp

DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf

2

31 Partner aus Wissenschaft und Industrie

Active Research Environment for the Next generation of Automobiles

Forschungscampus ARENA2036

Industrie 4.0 mit höherer Flexibilität und Reduktion des Energieverbrauches

3 technische Projekte + 1 interdisziplinäres Projekt

ForschFabForschungsfabrik

Flexible Produktion von Morgen

LeiFuMaterialien und Konstruktion

Leichtbau Materialien Funktionsintegration

Khoch3Kreativität – Kooperation – Kompetenz

DigitProDigitaler Prototyp

Prozesssimulation Virtuelles Testen

ARENA2036 Forschungscampus in Vaihingen


3

31 Partner aus Wissenschaft und Industrie

Active Research Environment for the Next generation of Automobiles

Forschungscampus ARENA2036 - Partner

Wissenschaft Industrie

Part

ner

Grü

nder

StuttgartStuttgart

IT‘S OWL

OHLF

E3

In D

isku

sio

n

ARENA2036 Forschungscampus in Vaihingen


Ganzheitlicher digitaler Prototyp im Leichtbau für die Großserienproduktion

ORW-Drapiersimulation

Geflecht-/ORW-Mesomodellierung

Virtuelle

Permeabilitätsbestimmung

CAM-Schnittstelle

Crashsimulation

DIGITALER PROTOTYP

Lastpfadoptimierung &

Strukturelle Evaluation

Struktursimulation

-50 % Entwicklungszeit

-10 % Gewicht

Flecht-/ORW-Prozesssimulation

HDF5

4IFB

Material-modellierung

Materialmodellierung Geflecht + ORW-Gewebe

Grundgewebe mit 41°Verstärkung - Kohlenstofffaser

ORW-Gewebe-Modellierung

Simulation CT-Scan

6DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf

Erstellung von Materialkarten

7

Ergebnisse auf der Meso-Ebene Materialkarten für die makroskopische Struktursimulation

biaxiales Geflecht unter Querdruck


Materialmodellierung & Virtuelles Testen

Grundgewebe mit 41°Verstärkung - Kohlenstofffaser

ORW-Gewebe-Modellierung


Prozesssimulation

Die Nutzung der Fertigungssimulation zur Steuerung der Fertigungsprozesse

Lokale FaserwinkeländerungAbspannung

Lücken

Prognosegüte

• Automatische Vermessung des

Faserwinkels (mittlere

Abweichung ± 1,4°)

• Verbesserung der

Geflechtablage durch

integrierten Flechtringshaker

• Bedeckungsgrad: 82 - 86 %

• Verbesserung der

Abspannvorhersage um 10 %

Mesoskopische Flechtsimulation

Zielbauteil

J. Dittmann, P. Böhler, D. Michaelis, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, H. Finckh, P. Middendorf. „DigitPro – Digital Prototype Build-up Using the Example of a Braided Structure.” IMTC, 2015


IFBIFB

IFB


Mesoskopische ORW-Prozesssimulation Zielbauteil


Virtuelle Permeabilitätsbestimmung und Infiltrationssimulation

12

J. Dittmann, S. Hügle, P. Middendorf. „NUMERICAL 3D PERMEABILITY PREDICTION USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS”, FPCM13 Kyoto, Japan, 2016

Dittmann, J., Hügle, S., Seif, P., Kauffmann L. and Middendorf, P., Permeability Prediction Using Porous Yarns in a Dual-Scale Simulation with Openfoam, ICCM21 - 21st International Conference on Composite Materials, Xi'an, China, Aug 2017


IFB

IFB

IFB

IFB

IFB

IFB

Struktursimulation

Materialauslegung und Crashsimulation


Übertrag auf Struktursimulation

15

Erhöhung der Prognosegüte

Experiment

Referenz – vor DigitProDigitPro-Ansatz

Abbildung der lokalen Effekten in einer geflochtenen ZugprobeSimulation eines geflochtenen Stauchrohres (Prognose)

Erhöhung der Prognosegüte

Referenz – vor DigitPro

DigitPro-Ansatz


Übersicht der Zielbauteile

Isometrische Ansicht des Zielbauteils ORW

Seitenansicht des Zielbauteils Flechten Geflechtarchitektur

ORW-Gewebearchitektur

Gemappte Simulation

Zielbauteil


IFB

Validierung und Verifizierung des Geflechtzielbauteils


IFB

IFB

IFB

IFB

Test der Struktur


HDF5 und CAM-Schnittstelle

Erweiterung der Prozesskette auf Computer Aided Manufacturing

21

IFBIFB


IFB

IFB

IFB


CAM-Schnittstelle ORWCAM-Schnittstelle

• Generierung der

Textilarchitektur durch Eingabe

an der Maschine und Datei-

Export für Simulationserstellung

am PC

• Generierung der

Textilarchitektur am PC und

Exportfunktion für ORW-

Maschine


Die Datenrückführung aller Prozessparameter in den digitalen Prototypen

HDF5-Datenformat

• Ablegen aller

Simulationsderivate im

opensource HDF5-Format

möglich

• Sortierung nach Datum & Typ

• Hinzufügen von „neuen“

Prozessen einfach möglich

• Mapping von Ergebnissen

möglich

• Import/Export aller im Projekt

verwendeten Softwaretools

möglich


Ausblick

Optimierung des Bauteils als lastflussgerechtes und crashtaugliches Design

Bauteil Optimierung

User FeedbackCAM Steuerung

2018 2023

Ergebnisse Phase 2: DFA

• Globale Datenarchitektur /

semantische Beschreibung

• Durchgängige Wertschöpfungskette

• Intelligentes Bauteiles durch

Kopplung von Sensorik und

Interpretationswerkzeugen

• Bauteil als Industrie 4.0-Komponente

• Probabilistische

Simulationsmethoden

Ziel: Autonome Wertschöpfungskette

• Gentelligentes Bauteil

• Autonome Bauteilevolution

• Kopplung gentelligentes Bauteil an

Fluide Produktion (Bauteilindividuelle

Produktionsprozesse)

2036

BigDataVirtuelle

Prozesskette Bauteilevolution

Durchgängige

WertschöpfungsketteIntelligentes

Bauteil

Ergebnisse Phase 1: DigitPro

• Durchgängige virtuelle Prozesskette

• Mesoskopische Simulationsansätze

• Neutrales Datenformat

• CAM-Schnittstelle

Industrie 4.0

Probabilistische

Simulation

DigitPro Digitaler Fingerabdruck


Fragen & Diskussion

25

Institut für Flugzeugbau

Universität Stuttgart

Pfaffenwaldring 3170569 Stuttgart

Dipl.-Ing. Jörg Dittmann

[email protected]

digitaler prototyp - leichtbau bw

Documents