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Design und Simulation für Verbundwerkstoffe

Verbundwerkstoffe verändern die moderne Technik. Durch die Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Materialien schaffen Ingenieure Strukturen, die stärker, leichter und langlebiger sind als alles, was ein einzelnes Material alleine erreichen kann.

Was sind Verbundwerkstoffe?

Die Industrie auf der ganzen Welt wetteifert um die Einführung von Verbundwerkstoffen — was die Nachfrage nach schnelleren, intelligenteren Methoden zur Entwicklung und Validierung dieser Hochleistungsmaterialien steigert.

Ingenieure nutzen das Potenzial von Konstruktion und Simulation, um das volle Potenzial von Verbundwerkstoffen auszuschöpfen — von kohlefaserverstärkten Polymeren bis hin zu fortschrittlichen Glasfaserstrukturen. Durch die Definition präziser Materialeigenschaften, Faserorientierungen und Layup-Sequenzen simulieren Teams reale mechanische, thermische und dynamische Belastungen, bevor ein einziger Prototyp gebaut wird. Simulationstools decken Spannungsverteilungen auf, prognostizieren Ausfallursachen und decken strukturelle Schwächen frühzeitig auf — das senkt die Entwicklungskosten und beschleunigt die Markteinführungszeit. Design und Simulation ermöglichen es Ingenieuren in der Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Energieindustrie, mit Zuversicht leichtere, stärkere und intelligentere Verbundbauteile zu bauen.

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Sich in komplexen komplexen Zusammenhängen zurechtfinden

Verbundwerkstoffe bieten unglaubliche Vorteile, doch ihre einzigartigen Eigenschaften stellen erhebliche technische und fertigungstechnische Herausforderungen dar. Wir verstehen diese kritischen Hürden und sind mit innovativen Ansätzen ausgestattet, um Ihnen zu helfen, sie effektiv zu überwinden.

Zunehmende Materialkomplexität

Im Gegensatz zu Metall variiert das Verhalten von Verbundwerkstoffen je nach Faserausrichtung, Schichtfolge und Materialkombinationen. Ihre anisotrope Natur erschwert die Vorhersage der strukturellen Reaktion und erfordert fortgeschrittene Modellierung und spezialisiertes Fachwissen.

Die strukturelle Validierung wird schwierig

Die Validierung von Verbundwerkstoffen ist komplexer als bei herkömmlichen Materialien. Sie beinhaltet mehrere Ausfallarten und erfordert sowohl umfangreiche Tests als auch Simulationen, um virtuelle Modelle mit der realen Leistung abzugleichen.

Variabilität in der Fertigung

Verbundwerkstoffe reagieren sehr empfindlich auf die Herstellung. Die Verteilung des Harzes und die Platzierung der Fasern können zu Defekten führen — Hohlräume, Delaminierung oder Verformung —, die die strukturelle Leistung beeinträchtigen. Eine konsistente Produktion bleibt eine kostspielige Herausforderung.

Softwarelösungen für die Konstruktion und Simulation von Verbundwerkstoffen

Fortschrittliche Konstruktions- und Simulationssoftware bewältigt die schwierigsten Herausforderungen der Verbundwerkstofftechnik direkt. Von der frühen Entwurfsphase bis hin zur Fertigung ermöglicht es Ingenieuren, schneller voranzukommen, intelligenter zu simulieren und mit Zuversicht bessere Verbundwerkstoffprodukte herzustellen.

Ein Stück Kohlefasergewebe

Integration von zusammengesetzten Arbeitsabläufen

Siemens vereinheitlicht das Design und die Fertigung von Verbundwerkstoffen — vom Konzept und der Simulation bis hin zur Planung und Produktion der Glasfasertrasse — wodurch kostspielige Datenübergaben vermieden werden und die Konstruktionsabsicht während des gesamten Prozesses gewahrt bleibt.

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Beschleunigen Sie die Designoptimierung

Mit NX und Simcenter können Ingenieure im Handumdrehen Tausende von Designoptionen testen — Faserausrichtungen, Layup-Sequenzen und Materialien —, was die Entwicklungszeit reduziert, Prototypen schneidet und Teams hilft, schneller das beste Design zu finden.

FEA-Konturdiagramm, das die Spannungs- oder Verschiebungsverteilung in einem Verbundbauteil zeigt.

Vorhersage und Validierung von Ausfällen

Simcenter-Simulationstools modellieren effektiv die Versagensarten von Verbundwerkstoffen wie Delaminierung, Faserbruch und Matrixrisse, sodass Ingenieure strukturelle Probleme frühzeitig erkennen und die Sicherheit erhöhen und gleichzeitig kostspielige Neukonstruktionen minimieren können.

Eine Person steht auf einem Surfbrett im Meer und hält ein Surfbrett in der rechten Hand.

Fertigungsbewusstes Design

Siemens verbindet Konstruktion und Fertigung, indem es die Herstellbarkeit mit der Leistung simuliert und sicherstellt, dass Verbundwerkstoffe wie geplant hergestellt werden können, indem das Drapieren, Aushärten und die Faserplatzierung vor kostspieliger Werkzeugherstellung und Produktion in Betracht gezogen werden.

Wie können Sie sicherstellen, dass die Produkte, die Sie aus Verbundwerkstoffen herstellen, die Leistungs- und Herstellbarkeitsanforderungen erfüllen?

Ingenieure nutzen Design und Simulation, um das Potenzial von Verbundwerkstoffen zu maximieren, indem sie Leistung und Schwächen frühzeitig vorhersagen. Mit diesem Verfahren werden leichtere, stärkere und intelligentere Komponenten für die Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Energieindustrie hergestellt.

Produzierbares Verbunddesign mit Abnäher, die ein flaches Muster in NX Composites zeigen

Siemens-Produkte für Verbundwerkstoffdesign und Simulation

Siemens bietet eine robuste, integrierte Softwaresuite für die Verbundwerkstofftechnik, die alles von der Konstruktion bis zur Fertigung optimiert. Ingenieure können schneller arbeiten, effizienter simulieren und überragende Produkte entwickeln, was Unternehmen hilft, einen starken Wettbewerbsvorteil zu erlangen.

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