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In dieser Arbeit wird eine vollständig virtuelle Entwicklungskette für Faserverbundwerkstoffe augestellt.

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Verbundwerkstoffe aus textilen Hochleistungsmaterialien sind bekannt für ihre überragenden mechanischen Eigenschaften und ihren überzeugenden Leichtgewichtcharakter. Da die belastungsoptimierte Auslegung der Bewehrungsstruktur der Schlüssel zu erfolgreichen Leichtbau-Verbundwerkstoffen ist, liegt das Augenmerk auf der Konstruktion anisotroper und inhomogener Bewehrungen, die sowohl anspruchsvoll als auch vielversprechend ist. Dennoch ist die Entwicklung komplexer textiler Preforms sowie die Realisierung des Preformprozesses derzeit kosten- und zeitintensiv. Da die moderne Leichtbauindustrie auf Vollautomatisierung und absolute Flexibilität zusteuert, steht die Motivation für eine simulative Vorhersage von Verbundeigenschaften auf der Agenda. Die Bemühungen, eine automatische Produktionsumgebung mit kundenspezifischer Entwicklung, flexibler Fertigung und moderner Logistik zu schaffen, sind im Begriff Industrie 4.0 gebündelt. Die allgemeine Digitalisierung von Design, Entwicklung und Fertigung birgt große Möglichkeiten für den Composite-Markt.
In dieser Arbeit wird eine vollständig virtuelle Entwicklungskette für Faserverbundwerkstoffe augestellt. Ein Verfahren zur Modellierung von Verbundverstärkungen auf der Mikroskale in Abhängigkeit von den Fertigungsparametern wird etabliert. Die vorgestellten Mikroskalenmodelle sind in der Lage, sowohl die mechanischen Eigenschaften der trockenen Textilien als auch die mechanischen Eigenschaften der Verbundwerkstoffe vorherzusagen. Mit diesem Ansatz werden virtuelle Drapiersimulationen zur Optimierung des Preformingprozesses und Simulationen der Tragfähigkeit der Verbundteile ermöglicht. Es wird gezeigt, dass ein ganzheitlicher Ansatz - von der Faser bis zur Verbundstruktur - auf einer vollständig virtuellen Ebene durchgeführt werden kann. Die digitalen Methoden sind in der Lage, Daten entlang der gesamten Composite-Entwicklungskette zu liefern.

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Döbrich, Oliver
Vor seiner Tätigkeit als Doktorand am Institut für Textilmaschinen und Hochleistungswerkstoffe der Technischen Universität Dresden erwarb Oliver Döbrich sein Ingenieurdiplom am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden. Seine aktuellen Forschungsarbeiten umfassen numerische Methoden und die Entwicklung von Finite-Elemente-Modellen für faserbasierte Strukturen mit dem Ziel, das Verhalten von textilen Verstärkungsmaterialien von der Herstellung des trockenen Textils bis zum tragenden Bauteil in Hochleistungsverbundwerkstoffen auf einer soliden virtuellen Ebene zu beobachten. Im Rahmen seiner Doktorarbeit wurde eine virtuelle Entwicklungskette für faserverstärkte Verbundwerkstoffe entwickelt, um die laufenden Aktivitäten im Bereich Industrie 4.0 zu verstärken.

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