Numerische Simulation der Faserbewegung beim Strangpressen kurzfaserverstärkter Glasschmelzen

Faserverbundwerkstoffe sind durch ein anisotropes Verhalten bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften gekennzeichnet, welches durch die Ausrichtung der eingelagerten Fasern verursacht und bei Kurzfaser‐Verbunden in starkem Maße von den Fließvorgängen während des Umformprozesses beeinflußt wird. Um Aussagen über die Orientierung der Verstärkungsfasern am Ende des Herstellungsprozesses zu erhalten und diesen hinsichtlich verbesserter Werkstoffeigenschaften zu optimieren, werden bevorzugt numerische Simulationsverfahren eingesetzt. Hierzu wird ein Modell vorgestellt, welches ausgehend von einer dreidimensionalen Finite‐Elemente‐Berechnung des Strömungszustandes im Fließgebiet die Bewegung der Kurzfasern während der Herstellung simuliert. Dabei wird die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Fasern durch die Berücksichtigung eines Interaktionskoeffizienten beschrieben. Am Beispiel des Strangpressens kurzfaserverstärkter Gläser wird die Faserausrichtung an Modellen mit unterschiedlichen Preßraumgeometrien und variierten Randbedingungen ermittelt. Diese erlauben es, den Einfluß der Prozeßparameter auf die zu erwartende Verbundqualität zu bestimmen. Das vorgestellte Simulationsmodell Läßt sich darüber hinaus auch auf andere komplexe Umform‐ und Strömungsvorgänge zur Herstellung faserverstärkter Werkstoffe anwenden.