Numerische Untersuchung der Beanspruchung von Piezofaser-Kompositen in metallischen Umformverbunden

In den Teilprojekten B1 und B2 werden Herstellungsverfahren im Hinblick auf Tauglichkeit für eine fertigungsgerechte Integration von Piezo-Modulen bei der Umformung flächenhafter Strukturen untersucht. Als wesentlicher Ansatz liegt den betrachteten Verfahren die Erweiterung um eine schwimmende Lagerung für die Piezo-Patches bei der Umformung zugrunde. Mittels gezielter Beeinflussung der Kontaktschubspannungen durch Minimierung der Reibung soll eine Umformung von Piezo-Metall-Verbunden bei geringer Belastung der hochspröden Piezokeramikwerkstoffe ermöglicht werden. In enger Zusammenarbeit mit B1 werden im Teilprojekt B2 durch numerische Simulationen die Grundlagen für eine Beurteilung der Umformprozesse und der dabei auf die Patches einwirkenden Beanspruchungen geschaffen. Für die Betrachtung der Piezofasern im Gesamtverbund werden Ersatzmodelle entwickelt, mit denen eine Submodellierung der einzelnen Keramikfaser und somit die Berechnung der sich lokal einstellenden Spannungs- und Verschiebungsfelder möglich wird.