Ontwerp en simulatie voor composietmaterialen

Composietmaterialen veranderen de moderne techniek. Door twee of meer verschillende materialen te combineren, creëren ingenieurs structuren die sterker, lichter en duurzamer zijn dan alles wat een enkel materiaal alleen kan bereiken.

Wat zijn composietmaterialen?

Industrieën over de hele wereld haasten zich om composieten toe te passen, wat de vraag naar snellere, slimmere manieren stimuleert om deze hoogwaardige materialen te ontwerpen en te valideren.

Ingenieurs benutten de kracht van ontwerp en simulatie om het volledige potentieel van composietmaterialen te benutten — van met koolstofvezel versterkte polymeren tot geavanceerde glasvezelstructuren. Door precieze materiaaleigenschappen, vezeloriëntaties en opmaaksequenties te definiëren, simuleren teams mechanische, thermische en dynamische belastingen in de echte wereld voordat er één prototype wordt gebouwd. Simulatietools brengen stressverdelingen aan het licht, voorspellen faalwijzen en brengen structurele zwakheden vroegtijdig aan het licht, waardoor de ontwikkelingskosten dalen en de time-to-market wordt versneld. In de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en energiesector stellen ontwerp en simulatie ingenieurs in staat om met vertrouwen lichtere, sterkere en slimmere composietcomponenten te bouwen.

Omgaan met samengestelde complexiteiten

Composietmaterialen bieden ongelooflijke voordelen, maar hun unieke eigenschappen zorgen voor aanzienlijke uitdagingen op het gebied van engineering en productie. We begrijpen deze kritieke hindernissen en zijn uitgerust met innovatieve benaderingen om u te helpen ze effectief te overwinnen.

Toenemende materiaalcomplexiteit

In tegenstelling tot metaal varieert het gedrag van composieten afhankelijk van de vezeloriëntatie, de volgorde van de lay-out en de materiaalcombinaties. Hun anisotrope aard bemoeilijkt het voorspellen van structurele respons, waarvoor geavanceerde modellen en gespecialiseerde expertise nodig zijn.

Structurele validatie wordt moeilijk

Het valideren van composieten is complexer dan bij traditionele materialen. Er zijn meerdere storingsmodi nodig en er zijn zowel uitgebreide tests als simulaties nodig om virtuele modellen af te stemmen op de prestaties in de praktijk.

Variabiliteit in de productie

Composieten zijn zeer gevoelig voor fabricage. De distributie van hars en de plaatsing van de vezels kunnen defecten veroorzaken (holtes, delaminatie of kromtrekken) die de structurele prestaties beïnvloeden. Consistente productie blijft een kostbare uitdaging.

Softwareoplossingen voor composietontwerp en simulatie

Geavanceerde ontwerp- en simulatiesoftware pakt de zwaarste uitdagingen op het gebied van composiettechniek rechtstreeks aan. Van ontwerp in een vroeg stadium tot productie, het stelt ingenieurs in staat om met vertrouwen sneller te handelen, slimmer te simuleren en betere composietproducten te bouwen.

Een stuk geweven materiaal van koolstofvezel

Integratie van een samengestelde workflow

Siemens verenigt het ontwerp en de productie van composieten — van concept en simulatie tot planning en productie van glasvezelpaden — waardoor dure gegevensoverdracht wordt voorkomen en de ontwerpintentie tijdens het hele proces behouden blijft.

composieten beheren - 87076 - functie (2) -640x360

Versnel de optimalisatie van het ontwerp

Met NX en Simcenter kunnen ingenieurs snel duizenden ontwerpopties testen (vezeloriëntaties, opmaaksequenties en materialen), waardoor de ontwikkelingstijd wordt verkort, prototypes kunnen worden gesneden en teams sneller het beste ontwerp kunnen vinden.

FEA-contourgrafiek die de verdeling van de spanning of verplaatsing in een samengesteld onderdeel weergeeft.

Voorspelling en validatie van fouten

Simcentersimulatietools modelleren op effectieve wijze composietstoringsmodi, zoals delaminatie, vezelbreuk en matrixscheurvorming, zodat ingenieurs structurele problemen vroegtijdig kunnen opsporen en de veiligheid kunnen verbeteren, terwijl dure herontwerpen tot een minimum worden beperkt.

Iemand staat op een surfplank in de oceaan met een surfplank in zijn rechterhand.

Ontwerp dat zich bewust is van de productie

Siemens verbindt ontwerp en productie door produceerbaarheid te simuleren met prestaties, zodat composieten kunnen worden gebouwd zoals ze zijn ontworpen door te overwegen te draperen, uit te harden en de plaatsing van vezels te overwegen voordat dure gereedschappen en productie nodig zijn.

Hoe kunt u ervoor zorgen dat de producten die u maakt met composietmaterialen voldoen aan de vereisten inzake prestaties en maakbaarheid?

Ingenieurs gebruiken ontwerp en simulatie om het potentieel van composietmaterialen te maximaliseren en prestaties en zwakke punten vroegtijdig te voorspellen. Dit proces bouwt lichtere, sterkere en slimmere componenten voor de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en energiesector.

Produceerbaar composietontwerp met pijlen met een plat patroon in NX Composites

Siemens-producten voor composietontwerp en -simulatie

Siemens biedt een robuuste, geïntegreerde softwaresuite voor composiettechniek, waarbij alles wordt gestroomlijnd, van ontwerp tot productie. Ingenieurs kunnen sneller werken, efficiënter simuleren en superieure producten bouwen, waardoor organisaties een sterk concurrentievoordeel kunnen behalen.

Een promotieafbeelding voor een proefversie van een product met een blauw-wit kleurenschema en de hand van een persoon die een telefoon vasthoudt.

Meer informatie

Kijken

Webinar | Digitalisering van de ontwikkeling van composietvliegtuigmotoren

Webinar | Industrie 4.0 voor de ontwikkeling van composietluchtvaartstructuren

Beluisteren

Podcast | eVTOL-constructieontwerp met composieten en additieve productie

Lezen

Casestudie | Oracle Red Bull Racing

Blog | Simulatie van vermoeiing van composieten versterkt met korte vezels

Casestudie | Scuderia AlphaTauri