Simulering av kompositprocesser

Polymera kompositer används i flera branscher idag, från flyg, fordon, energi, elektronik och marina industrin till högpresterande sportartiklar. Detta kan åstadkommas genom materialets låga densitet och höga specifika hållfasthetsegenskaperna tillsammans med möjligheten att skräddarsy dess egenskaper för olika applikationer. Kompositernas anisotropa egenskaper skapar utmaningar vid tillverkning när dimensionell noggrannhet och livslängd är avgörande. Processimuleringar används för att optimera processparametrarna, förutsäga produktens form, mekaniska egenskaper och för verktygskompensering. Användningen av processimulering minimera behovet av kostsamma fullskaleprov, verktygsjusteringar och ger information om cykeltider.

På RISE utvecklas materialmodeller och simuleringsmetoder för att stödja tillverkningssimulering av komplexa kompositdelar. I synnerhet är forskningsfokus på att utveckla materialmodeller och metoder för att förutsäga restspänningar och formförändringar som induceras under tillverkning av både härd- och termoplastkompositer. Exempel på tillverkningsmetoder som kan simuleras är:

• Formning av prepreg (förimpregnerad fiber)
• Resin Transfer Molding (RTM)
• Sheet Molding Compound (SMC)
• Additiv tillverkning

Materialmodeller som inkluderar temperatur och uthärdningsgrad har utvecklats internt för användning i modeller för processimulering. Modellerna för förutsägelse av flöde och formfyllnad har också utvecklats och finns tillgängliga för processimulering av tillverkning av kortfibriga kompositer (SMC). Materialmodellerna har implementerats i flera Finite Element (FE) baserade simuleringsprogram som exempelvis ANSYS (APDL och Workbench), Abaqus CAE och LS-Dyna samt 3D-TIMON som används specifikt för SMC. Utbildnings- och provversioner av materialmodellerna kan erhållas på begäran.

Förutom FE-baserade simuleringsmodeller utvecklar vi analytiska verktyg för simulering av trådlindningsprocesser, härdning och viskositet. De analytiska modellerna finns tillgängliga i en online webbaserad plattform tillsammans med en materialdatabas.