Property Predictor für die Simulation von Kabelsystemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan Diebels
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460295996

Ziel dieses Projekts ist die Vorhersage der effektiven elastischen Eigenschaften von Kabelsystemen für die Einbausimulation unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte und der Kopplung zwischen den Lastfällen Biegung und Torsion. Der Begriff Kabelsystem wird in diesem Projekt als Sammelbegriff für Einzelkabel, Kabelbündel und Kabelbaumsegmente verwendet. Dabei stellen Einzelkabel und Kabelbündel sowohl verschiedene Hierarchieebenen eines Kabelbaumsegments dar, als auch eigenständige Kabelsysteme, da bereits Einzelkabel aus einer Vielzahl verschiedener Bestandteile (Drähte, Abschirmung, Ummantelung, etc.) aufgebaut sind. Die Zusammensetzung dieser Kabelsysteme wird durch die benötigten Funktionen und Leitungseigenschaften bestimmt. Sie beeinflusst zudem maßgeblich die mechanischen Eigenschaften des Kabelsystems, welche eine nicht zu vernachlässigende Bedeutung bei der geometrischen Auslegung beweglicher Kabelsysteme haben und entscheidend die Lebensdauer in der späteren Anwendung bestimmen. In einem Fahrzeug sind typischerweise Kabel bzw. Kabelsysteme in einer Gesamtlänge bis zu 2 km verbaut, die je nach Fahrzeugart und -ausstattung aus bis zu 900 Kabeltypen mit unterschiedlichen Funktionen und Strukturen aufgebaut sind. Durch die steigende Digitalisierung im PKW nehmen diese Zahlen stetig zu.Aus der Vielfalt an Anwendungen ergibt sich eine Vielzahl an möglichen Kombinationen der Kabeltypen in einem Kabelsystem und damit variieren die mechanischen Eigenschaften des Systems. Die Messung der mechanischen Eigenschaften jedes Kabelsystems ist technisch möglich, aber kosten- und zeitaufwändig. Zudem liegen in frühen Entwicklungsphasen meistens keine Prototypen der Kabelsysteme zur Messung vor. Eine effizientere Methode, die mechanischen Eigenschaften eines Kabelsystems zu bestimmen, ist die experimentelle Messung der mechanischen Eigenschaften der Kabel und die datenbasierte Prädiktion der Systemeigenschaften.Das Ziel des Projekts ist die Erweiterung von IPS Cable Simulation für die Simulation von nichtlinear elastischem, räumlichem Deformationsverhalten von Kabelsystemen unter Beachtung der Kopplung von Torsions- und Biegedeformationen. Dazu werden die im DFG-Vorgängerprojekt erworbenen Kenntnisse durch die Ergebnisse der Fraunhofer MAVO UrWerk ergänzt und für den Einsatz in der Simulation und Layout-Optimierung von Kabelbäumen in der Fertigung weiterentwickelt. Der in diesem Projekt angestrebte Software-Prototyp, der im Weiteren ProP4CableSim genannt wird, wird ein hybrides Eigenschaftsmodell (konstitutives Modell mit datenbasierten Komponenten) beinhalten, welches die Simulation von nichtlinearem Verhalten von Kabelsystemen unter großen räumlichen Deformationen mit Kopplungseffekten ermöglicht. Damit wird sich die Anwendbarkeit von IPS Cable Simulation auf eine Vielzahl neuer Anwendungsszenarien erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: fleXstructures GmbH
• Kooperationspartner: Dr.-Ing. Joachim Linn