digitaler prototyp - leichtbau bw
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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
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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
DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
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31 Partner aus Wissenschaft und Industrie
Active Research Environment for the Next generation of Automobiles
Forschungscampus ARENA2036 - Partner
Wissenschaft Industrie
Part
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ARENA2036 Forschungscampus in Vaihingen
DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
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
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Ergebnisse auf der Meso-Ebene Materialkarten für die makroskopische Struktursimulation
biaxiales Geflecht unter Querdruck
DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
Materialmodellierung & Virtuelles Testen
Grundgewebe mit 41°Verstärkung - Kohlenstofffaser
ORW-Gewebe-Modellierung
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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
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IFBIFB
IFB
Die Nutzung der Fertigungssimulation zur Steuerung der Fertigungsprozesse
Mesoskopische ORW-Prozesssimulation Zielbauteil
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Virtuelle Permeabilitätsbestimmung und Infiltrationssimulation
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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
DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
IFB
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IFB
IFB
IFB
IFB
Struktursimulation
Materialauslegung und Crashsimulation
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Übertrag auf Struktursimulation
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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
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Übersicht der Zielbauteile
Isometrische Ansicht des Zielbauteils ORW
Seitenansicht des Zielbauteils Flechten Geflechtarchitektur
ORW-Gewebearchitektur
Gemappte Simulation
Zielbauteil
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IFB
Validierung und Verifizierung des Geflechtzielbauteils
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IFB
IFB
IFB
IFB
Test der Struktur
18DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
HDF5 und CAM-Schnittstelle
Erweiterung der Prozesskette auf Computer Aided Manufacturing
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IFBIFB
DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
IFB
IFB
IFB
Die Nutzung der Fertigungssimulation zur Steuerung der Fertigungsprozesse
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
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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
23DigitPro - J. Dittmann, P. Böhler, M. Vinot, C. Liebold, F. Fritz, A. Pau, N. Dölle, A. Haufe, H. Finckh, A. Dinkelmann, P. Middendorf
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
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Fragen & Diskussion
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Institut für Flugzeugbau
Universität Stuttgart
Pfaffenwaldring 3170569 Stuttgart
Dipl.-Ing. Jörg Dittmann
dittmann@ifb.uni-stuttgart.de
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