Lange termijn ontwikkelingen

Genetische Algoritmen

Thermoplastisch composiet heeft specifieke verwerkingsmogelijkheden en maakt productie van specifieke constructiedetails mogelijk (bijv. via co-consolidatie). Deze details kunnen leiden tot beter mechanisch gedrag tegen lagere kosten. Omdat deze lokale constructiedetails invloed hebben op het globale mechanische gedrag van de constructie is een lokale-globale optimalisatie in het ontwerpproces essentieel. Genetische algoritmen (GA) maken het mogelijk om te optimaliseren naar integere variabelen, zoals het aantal verstijvers. Neurale netwerken (NN) zijn geschikt om zogenaamde surrogaat modellen te maken waarmee het aantal gedetaileerde eindige elementenberekeningen kan worden gereduceerd, hetgeen zeer veel rekentijd bespaart. Het gebruik van GA en NN is met succes toegepast in het ontwerp van een composiet verticaal staartvlak.

Persvormende simulatie van thermoplastisch composiet

Vorming door middel van een drukpers is een zeer rendabel proces dat kan worden toegepast voor thermoplastisch pregeconsolideerde composietlaminaten om snel kleine of middelgrote onderdelen te kunnen produceren, zoals de ribben voor vliegtuigstructuren. Het gebruik van een drukpers voor het maken van vormdelen uit continu vezelversterkte thermoplastische onderdelen, wordt beperkt door de beperkte vervormbaarheid van de vezels en door een verminderde controle over hun uiteindelijke positie. Lopend onderzoek van de afdeling DPCS van de Technische Universiteit in Delft naar de effecten van de drukpers op geavanceerde thermoplastisch composieten is gericht op een dieper begrip van de belangrijkste verschijnselen in het proces: interlaagse verplaatsing, interlaagse villen en wrijving tussen de mal en het composiet laminaat. Een cruciaal onderdeel in het onderzoek is het ontwikkelen van een model dat – voor alle drie de verschijnselen – de uiteindelijke kwaliteit van de onderdelen kan voorspellen en dus kan worden gebruikt als een waardevol ontwerpmiddel.

PAN-FORM FEA simulatie van een flaprib

Ultrasoon lassen van thermoplastisch composiet

Ultrasoon lassen is een zeer snelle lastechniek die enorm geschikt is voor thermoplastische composieten. Huidig onderzoek uitgevoerd door de DPCS-afdeling van Technische Universiteit Delft op ultrasoon lassen, is gericht op het verwerven van een dieper inzicht in de complexe verwarmings- en bindmechanismen die betrokken zijn bij dit proces. Speciale aandacht wordt besteed aan de rol van de energiebepalende factoren in het lasproces en aan vereenvoudigde energiealternatieven. De invloed van de lasparameters in de kwaliteit van de lasnaden is nog in studie. Vergelijkingen tussen ultrasone trillingen en andere las- en verbindtechnieken worden uitgevoerd.

Ultrasone lasapparatuur en lasnaden sectie

Weerstaandslassen van thermoplastisch composiet

Weerstandslassen is tot dusver de meest volwassen lastechniek die wordt toegepast voor thermoplastisch composieten. Het biedt een hoge kwaliteit en herhaalbare samenvoegingen met elatief eenvoudige en goedkope apparatuur. Aangezien verschillende vormen van verwerking moeten worden gedefinieerd voor het lassen van andere configuraties (zoals onderdelen, verwarmingselementen, isolatie), wordt modellering beschouwd als een onmisbaar instrument om de efficiëntie van het definitieproces te verbeteren. Bijgevolg is het onderzoek dat wordt uitgevoerd op de DPCS-afdeling van de Technische Universiteit Delft om het modelleren van het proces van weerstandslassen tweeledig: enerzijds beoogt het een instrument te realiseren dat optimale lasvoorwaarden kan definiëren, anderzijds beoogt het de verbetering van de controleerbaarheid van het proces van weerstandslassen door real-time voorspelbaarheid van de temperaturen bij de las-interface.

Temperature distribution in a single lap shear welded sample

Kennisgebaseerd modelleren

Knowledge Based Engineering (KBE) vertegenwoordigt de technologische toepassing van de Knowledge Management-visie en -strategie voor business engineering. KBE biedt ontwerpers een technologie om product- en procesinnovatie te vangen en hergebruiken op een multidisciplinair geïntegreerde manier, teneinde zowel de tijd als kosten voor technische toepassingen te verlagen; repeterende ontwerptaken te automatiseren; en conceptuele ontwerpactiviteiten te ondersteunen. KBE biedt ontwerpers middelen en handvatten om virtueel toegang te krijgen tot hun ideeën; om multidisciplinaire aspecten van producten te modelleren; om geometrie en gerelateerde kennis te manipuleren; en om ondersteuning te bieden bij onderzoek van meerdere 'wat-als’ opties aangaande hun ontwerp.

In de TAPAS1 en TAPAS2 projecten is KBE geïdentificeerd als de faciliterende technologie voor het ontwerpen en optimaliseren van vliegtuigonderdelen voor structurele integriteit, (productie)kosten en maakbaarheid. De implementatie zal worden opgebouwd rond één of meer Multi Model Generatoren (MMG’s). Deze KBE-toepassingen beschrijven een product op een object-georiënteerde manier, waarbij het ontwerpmodel zijn modulariteit wordt meegegeven. Alle objecten in de productboom zijn parametrisch gedefinieerd, bijvoorbeeld de geometrie van een vleugelrib wordt beschreven in termen van fysische parameters als lengte, hoogte, dikte flens, et cetera. Daartoe zal een flexibel analysemodel worden gebouwd op basis van Gerelateerde Kostenramingen (CER’s). Deze gerelateerde betrekkingen koppelen de vereiste productiemiddelen aan de functies van het productmodel. Het instrument dat zal worden ontwikkeld voor kostenramingen, zal gedetailleerde ramingen opleveren gebaseerd op het vliegtuig componentenmodel dat in de begeleidende MMG wordt gemaakt. Het instrument voor kostenramingen heeft betrekking op (geometrische) kenmerken, zoals een deelgebied of volume bij de fabricagetijd.