anisotroKI - Automatisierte Erstellung von Materialmodellen für die integrative Simulation anisotroper Kunststoffe mit Hilfe von KI-Modellen

Abstract

Für mechanisch hoch beanspruche Kunststoffbauteile werden in aller Regel faserverstärkte Spritzgussbauteile eingesetzt. Während des Herstellprozesses richten sich die Glasfasern in der Kunststoffschmelze mit der Fließbewegung der Schmelze im Bauteil aus. Es entsteht an jedem Punkt des Bauteils ein sogenanntes Orientierungsprofil in Dickenrichtung. In jeder Schicht dieses Profils sind die Fasern zum größten Teil in eine bestimmte Vorzugsrichtung ausgerichtet. Der Werkstoff zeigt aufgrund dieser inhomogenen Ausrichtung ein richtungsabhängiges Materialverhalten bezüglich der Steifigkeit, der Festigkeit und anderer thermomechanischer Kenngrößen. Als pauschaler Richtwert z.B. für die, in einer Simulation vorhergesagte Bauteilsteifigkeit kann zwischen FE-Modellen mit und ohne Berücksichtigung der lokalen Faserlage ein Unterschied von 30-40% veranschlagt werden. Zur mechanischen Auslegung muss daher dieser Sachverhalt berücksichtigt werden, wenn belastbare Ergebnisse erzielt werden sollen.