Mit Analyse der Molekulardynamik zu besseren Verbundwerkstoffen

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Digimat 2020 ermöglicht die optimale Nutzung von Verbundwerkstoffen durch Verkettung von Molekulardynamik mit Schadensvorhersage im Originalmaßstab.
Molekulardynamik von Verbundwerkstoffen mit Digimat 2020 analysieren.

Quelle: Hexagon

  • Die Materialentwicklung bei Verbundwerkstoffen ist hochkomplex, da sehr viele Aspekte eines Materialsystems das endgültige Verhalten bestimmen.
  • Mit Analysen auf der Mikroebene lassen sich die Eigenschaften eines Materials anhand seiner chemischen Struktur vorhersagen.
  • Die neue Version der Software für die multiskalare Materialmodellierung integriert Funktionen für die Simulation der Molekulardynamik.

e-Xstream engineering, Teil der Hexagon Manufacturing Intelligence Division, stellt die neue Version seiner Software Digimat zur multiskalaren Materialmodellierung vor und erweitert damit die Funktionen zur Faserverbundentwicklung über alle Skalen hinweg – als Teil der Hexagon 10X Integrated Computational Materials Engineering- (ICME-) Lösung. Die Software umfasst un auch Funktionen für die Berechnung der Molekulardynamik.

Software für Molekulardynamik für komplexe Materialentwicklung

Kosteneinsparung bei der Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe hat für Materiallieferanten und Hersteller, welche Verbundwerkstoffe bestimmen, hohe Priorität. Die Materialentwicklung bleibt jedoch hochkomplex, da jeder Aspekt eines Materialsystems, von der chemischen Zusammensetzung des Harzes bis zum Herstellungsprozess, das endgültige Verhalten beeinflusst. Um diese Komplexität abzudecken, wurde die Integration von Digimat um eine Software für die Molekulardynamik erweitert. Mit den Funktionalitäten auf Mikroebene lassen sich nun die Eigenschaften eines Materials anhand seiner chemischen Struktur vorhersagen. Auf der Mesoebene wurde der direkte Engineering-Workflow für unidirektionale Faserverbundwerkstoffe weiterentwickelt, so dass nun die Eigenschaften von Gewebelagen basierend auf ihren physischen und virtuellen Bestandteilen vorausberechnet werden können.

„Um Verbundwerkstoffe effektiv und wirtschaftlich einzusetzen, zählt jeder Aspekt – von der eigentlichen Form des Bauteils bis zum Lagenaufbau, von den gewählten Bestandteilen bis zum Verlauf des Herstellprozesses. Ingenieure müssen diese untrennbaren Gegebenheiten in ihrem Entwurfsprozess für Verbundwerkstoffe berücksichtigen. Die Fortschritte in der Simulation helfen den Konstrukteuren, das volle Potential moderner Materialien auszuschöpfen, indem sie all diese Verflechtungen berücksichtigen und die Informationen durch einen ICME-Ansatz umsetzbar machen.”, sagt Philippe Hébert, Product Manager bei e-Xstream engineering

Mit Progressive-Failure-Modellen Schädigungseffekte ermitteln

Schädigungseffekte, wie Porosität oder beim Automatic Fiber Placement entstandene Lücken, lassen sich jetzt für das gesamte Probestück ermitteln – mithilfe modernster Progressive-Failure-Modelle, die in Zusammenarbeit mit Professor Camanho entwickelt wurden. Dementsprechend können die Ingenieure bei ihren Sicherheitsfaktoren für die Optimierung von Materialverbrauch und Leichtbauteilen größeres Vertrauen in die Genauigkeit haben.

Darüber hinaus ermöglicht Digimat 2020 die fortschrittliche Progressive Failure Analyse in Marc, MSC Nastran und weiteren Strukturberechnungsprogrammen über Benutzer-Subroutinen. So bekommen Entwickler eine detaillierte und genaue Vorhersage der Schädigung von Strukturen unter Last, während gleichzeitig Überdimensionierungen reduziert werden.

Außerdem wurde die fertigungsgerechte Konstruktion verbessert – Design for Manufacturing. Neue Funktionen helfen Herstellern, teure Werkzeugänderungen zu vermeiden, indem sie einen digitalen Zwilling des Faserverbund-Fertigungsprozesses aus Digimat in thermomechanische Finite-Elemente-Programme wie Marc, Abaqus oder LS Dyna einbinden. Mit dieser offenen Integration kann der Entwickler aus der Verarbeitung entstandene Verzüge berücksichtigen und die Werkzeugauslegung anpassen, um die geforderte Geometrie zu erzielen.

Mehr Informationen unter www.e-xstream.com/whats-new-digimat-2020.0

Erfahren Sie hier mehr darüber, wie sie mit ICME Materialien und Fertigungsprozesse optimal verbinden lassen.

Lesen Sie auch: „Konferenz DDMC 2020: Wie nutzt man künstliche Intelligenz im 3D-Druck?“

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