Modulbeschreibung
CAE in der Kunststofftechnik
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Credits:
Lernziele:
Das Computer-Aided Engineering (CAE) hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer unverzichtbaren Methode in nahezu allen Branchen entwickelt. Insbesondere in der Kunststofftechnik eröffnet die CAE eine Fülle von Möglichkeiten, um komplexe Herausforderungen effizient zu bewältigen und die Produktentwicklung massgeblich zu optimieren. Durch die Integration von fortschrittlichen Simulationstechniken, Modellierungsalgorithmen und Optimierungsmethoden ermöglicht die CAE den Ingenieuren und Forschern, tiefere Einblicke in das Verhalten von Kunststoffen zu gewinnen. Dies reicht von der Materialauswahl und -optimierung bis hin zur Vorhersage von Bauteilverhalten unter verschiedenen Belastungsbedingungen. In diesem Modul werden wir den vielfältigen Nutzen der CAE in der Kunststofftechnik beleuchten und anhand von konkreten Anwendungen aufzeigen, wie CAE zu einer beschleunigten Entwicklung von qualitativ hochwertigen und innovativen Kunststoffprodukten beitragen kann.
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Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
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Testatbedingung: Max. 2 Abwesenheiten bei den Übungen
Kurse in diesem Modul
CAE in der Kunststofftechnik
Kürzel:
Semester:
Lernziele:
Materialverhalten: Verständnis der mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen und Faserverbundkunststoffen, um genaue Materialmodelle in CAE-Software einzusetzen.
CAE-Softwarekenntnisse: Beherrschung von spezialisierten CAE-Softwarepaketen, wie beispielsweise FEM (Finite-Elemente-Methode)
Modellierung und Simulation: Fähigkeit zur Erstellung präziser 3D-Modelle von Kunststoffbauteilen und -prozessen für Simulationen. Dies schliesst die Kenntnis der Geometrieerstellung, Netzgenerierung und Randbedingungsdefinition ein.
Materialauswahl: Kompetenz bei der Auswahl des geeigneten Kunststoffmaterials für bestimmte Anwendungen unter Berücksichtigung von Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit, Schlagzähigkeit, Temperaturbeständigkeit usw.
Analyse von Bauteilverhalten: Fähigkeit zur Durchführung von Belastungsanalysen, um das Verhalten von Kunststoffbauteilen unter verschiedenen Betriebsbedingungen vorherzusagen.
Optimierung: Kenntnisse im Bereich der Optimierungstechniken, um Designparameter zu variieren und die Leistung von Kunststoffprodukten zu maximieren, sei es in Bezug auf Festigkeit, Gewicht, Kosten oder andere Kriterien.
Validierung und Interpretation: Fähigkeit zur Überprüfung der Simulationsergebnisse durch Vergleich mit experimentellen Daten und zur Interpretation der Ergebnisse, um fundierte Entscheidungen treffen zu können.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit: Fähigkeit zur effektiven Kommunikation und Zusammenarbeit mit anderen Fachleuten, wie z. B. Ingenieuren, Materialwissenschaftlern und Designern, um ein ganzheitliches Verständnis für das Produkt zu entwickeln.
Problembehandlung: Fähigkeit zur Identifizierung von Herausforderungen und zur Lösung von technischen Problemen im Zusammenhang mit Kunststoffen und CAE-Analysen.
Die Teilnehmenden können:
- einfachere Aufträge selbständig bearbeiten
- auf der Grundlage des erworbenen Fachwissens aktiv an fachlichen Diskussionen teilnehmen und eine eigene Meinung vertreten.
Die Teilnehmenden können:
- auf der Grundlage des erworbenen Fachwissens aktiv an fachlichen Diskussionen teilnehmen und eine eigene Meinung vertreten.
- die Ergebnisse von Simulationen zielgerichtet mit weiteren Spezialisten analysieren und diskutieren
Plan und Lerninhalt:
- CAE gestützte Werkstoffwahl
- Modellierung und Simulation des Kriechverhaltens
- Modellierung und Simulation des linear-viskoelastischen Materialverhaltens
- Simulationsmethoden zur thermischen Werkzeugauslegung beim Spritzgiessen
- Modellierung und Simulation des mechanischen Verhaltens der Elastomere
- Modellierung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen für die Struktursimulation
- Berücksichtigung von speziellen Effekten bei Faserverbundbauteilen (interlaminare Spannungen, Drapierung)
- Prozesssimulation bei Harzinjektionsprozessen (RTM)
- Einfache Kostensimulation für die Konzeptionierung von Faserverbundbauteilen
- Berücksichtigung des Schwingungsverhaltens von Faserverbundstrukturen
- Optimierungsansätze bei der rechnergestützten Auslegung
Unterrichtssprache:
Bibliographie:
Stommel, M.; Stojek, M.; Korte, W.: FEM zur Berechnung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen, Carl Hanser Verlag, ISBN: 978-3-446-44714-1
Schwarzl, F. R.: Polymermechanik, Springer Verlag, ISBN: 978-3-540-51965-2
Schürmann, H: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden, Springer Verlag, ISBN: 978-3-540-72190-1
MIL-HDBK-17/1F: http://everyspec.com/MIL-HDBK/MIL-HDBK-0001-0099/MIL_HDBK_17_1F_237/
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan