Versagensanalyse von Verbundverbindungen für die Cranfield University
Cranfield genießt einen weltweiten Ruf für inspirierende Lehre und Forschung, industrielle Anlagen und hervorragende Verbindungen zu Industrie und Wirtschaft. Ihre Mission, Wissen in geniale Lösungen in Wissenschaft, Technologie und Management umzuwandeln, platziert sie an der Spitze einiger der praktischsten und innovativsten Projekte weltweit.
Von einzigartiger Forschung zur Kabinenräumung bis zur Suche nach Leben auf dem Mars, von einer Frostschutzdecke für Rennstrecken bis zu emissionsfreien Autos – der Fokus von Cranfield liegt eindeutig auf der Anwendung ihrer Forschung. Es ist klar ersichtlich, dass die Leidenschaft der Universität für die Fachgebiete, in denen sie tätig ist – Luft- und Raumfahrt, Automobil, Verteidigung, Energie, Umwelt, Gesundheitswesen, Management, Fertigung und Sicherheit – sie sowohl für Studenten als auch für Unternehmenspartner einzigartig positioniert. Ihr Ziel ist es, all ihr Wissen in praktische Anwendungen umzusetzen.
TECHNIA-Experten sind stolz auf ihr Verständnis und ihre praktische Erfahrung der neuesten industriellen Prozesse, Techniken sowie führender Design-, Entwicklungs- und Fertigungspraktiken. Dies erreichen sie durch die Aufrechterhaltung enger Verbindungen zu führenden Forschungsuniversitäten, was den Zugang zu einigen der besten technischen Forschungseinrichtungen weltweit ermöglicht.
Unsere Kunden agieren oft in High-Tech- oder erstklassigen Umgebungen. Sie werden häufig aufgefordert, Produkte unter Verwendung von Materialien und Fertigungsprozessen herzustellen, die typischerweise innovativ sind, aber möglicherweise nicht einzigartig für ihre spezielle Branche, um ihren Wettbewerbsvorteil zu erhalten.
Bei der Unterstützung unserer Kunden wenden TECHNIA-Experten regelmäßig paralleles Wissen und Erfahrungen aus ähnlichen Branchen an, doch wenn Innovation und neue Forschung erforderlich sind, nehmen sie die Herausforderung gerne an. Sollte neue investigative Forschung erforderlich sein, freut sich TECHNIA, auf Institutionen wie die Cranfield University zurückgreifen zu können, die für ihre Expertise, Einrichtungen und Exzellenz in der Forschung bekannt sind, um ihren wohlverdienten Ruf an der Spitze der Industriedesign-Beratung zu wahren.
Verbundstrukturanalysen
Im Rahmen mehrerer Kundenprojekte wurden unsere Experten herausgefordert, eine Vielzahl von Strukturproblemen bei Verbundwerkstoffen zu lösen. In der Luft- und Raumfahrtindustrie, wo Verbundwerkstoffe als Material der Wahl immer wichtiger werden, ist die Designoptimierung hinsichtlich Festigkeit und Gewicht entscheidend. Einer der Hauptfaktoren beim Design von Verbundplatten ist die Lastübertragung in und zwischen Verbundplatten. Diese Bereiche des Designs sind oft die schwächsten Stellen der Konstruktion und werden häufig auf Kosten zusätzlicher Masse verstärkt.
Traditionelle Methoden zur Verstärkung von Verbindungen umfassen die Verwendung von sekundären Strukturelementen wie Aluminiumstreben oder vorgeformten Massivlaminaten. Diese Elemente werden dann mit den Platten verklebt und vernietet, was das Design mit einem erhöhten Massenaufschlag belastet. Vorgeformte Platten werden typischerweise bearbeitet, um eine verbindende Fuge, eine sogenannte Castellation, zu erzeugen. Bei der Überprüfung der Anwendung dieser Verbindungen wurde deutlich, dass nur minimale Forschungsarbeiten zur Designoptimierung durchgeführt worden waren, um die Auswirkungen und das Versagen der Verbindungen sowohl bei Zug- als auch bei Biegebelastungen zu ermitteln, und dass das erforderliche Wissen für ein effektives und effizientes Design nicht vorhanden war.
Entwicklung von Kompetenzen im Verbundwerkstoff-Engineering
TECHNIA-Experten sind stets bestrebt, neues Wissen zu erwerben und unsere Dienstleistungen durch Forschung weiterzuentwickeln, um sicherzustellen, dass wir an der Spitze der neuesten Technologien und Fertigungsentwicklungen bleiben. So stellen wir sicher, dass wir unsere Kunden weiterhin bei der Lösung kritischer Designprobleme unterstützen und Wettbewerbsvorteile durch die Nutzung einzigartiger Forschung aufbauen. TECHNIA-Ingenieure übernahmen dieses kritische Forschungselement als Teil der Designlösung. Wir begannen die Zusammenarbeit mit der Cranfield University, um die Verbindungsmethode zu untersuchen und einen Satz von Designregeln bereitzustellen, die zur Optimierung der Tragfähigkeit bei gleichzeitig geringstem Gewicht verwendet werden könnten.
Die Spezialressourcen der Cranfield University wurden hinzugezogen, um Folgendes zu untersuchen:
- Erstellung eines definitiven Abaqus Finite-Elemente-Modells zur Nachbildung der Castellation-Verbindung, nachgewiesen durch umfassende Testergebnisse.
- Bestimmung der Auswirkungen von Fertigungstoleranzen und -variabilität, z. B. bevorzugen Hersteller den größtmöglichen Spielraum zur Erleichterung der Montage.
- Festlegung der physischen Größe und des Designs der Castellation, Teilung / Endabstand usw.
- Feststellung, ob die Designregeln geändert werden müssen, wenn die Plattendicke variiert wird.
Vorantreiben des Einsatzes von Verbundwerkstoffen in der Luft- und Raumfahrt
Das Endergebnis dieser einzigartigen Untersuchung hat folgende Vorteile gebracht:
- Es ermöglichte TECHNIA, vorläufige Designs mit der Gewissheit zu erstellen, dass die Verbindungen die Belastungsanforderungen erfüllen würden.
- Ermöglichte die Optimierung einer Vielzahl von Designs, die das Gewicht minimierten und gleichzeitig die Tragfähigkeiten erfüllten.
- Bestimmung der Auswirkungen von Fertigungstoleranzen und -variabilität.
Der Abschluss dieses Projekts war eine lohnende Erfahrung, die die Entwicklung unseres Verbundwerkstoff-Engineerings vorangetrieben hat.
„Wir haben die Zusammenarbeit mit den Forschern der Cranfield University sehr genossen. Wir müssen in der Lage sein, unseren Kunden die besten Dienstleistungen anzubieten, wenn sie weiterhin ihren jeweiligen Industriesektor anführen wollen. Unsere Verbindungen zu führenden Forschungseinrichtungen, wie denen der Cranfield University, sind unerlässlich, um unseren Vorsprung und unsere Fähigkeit, erstklassige Dienstleistungen anzubieten, zu erhalten.“
Darren Cairns, der verantwortliche Direktor für TECHNIA’s Designberatung und PLM-Geschäft
„Unser tägliches Arbeitsumfeld weist eine enge Synergie mit dem innovativen, investigativen und akademischen Ansatz der Cranfield University auf“, fügt Darren Cairns hinzu. „Ihr zukunftsorientierter Ansatz bei den anspruchsvollsten Design- und Fertigungsfragen von heute stimmt eng mit unserem eigenen überein, was sie zu einem idealen Partner für diese Art von Arbeit macht.“
Die Arbeitspartnerschaft war nicht nur bei diesem speziellen Projekt ein Erfolg; sie hat auch eine Reihe ähnlicher Arbeiten für andere Branchen mit vergleichbaren Problemen eröffnet. Für Cranfield ziehen die Vorteile des Überschreitens von Grenzen weiterhin kluge Studenten und zusätzliche Industriepartnerprojekte an.
