Cure cycle design for composite materials using computer simulation and optimisation tools

Abstract

 In the following we present a computer simulation tool coupled with a numerical optimisation method that have been developed for use in the optimal design of the cure cycle of the production of thermoset- matrix composite parts. Their use permits the fast and straightforward optimal design of the cure cycles and leads to improved quality, reduced production times and reduced scrap. For the simulation of the cure cycle a one-dimensional non-linear transient model has been developed and coupled with the Evolution Strategy, of the Genetic Algorithms family, for the optimal design of the cure cycle of thick composite parts taking into account various realistic restrictions and targets of the production. The effectiveness and the usefulness of the proposed approach are demonstrated for several target performances together with a comparison between optimisation methods for the optimal tuning of the cure cycle.

Zusammenfassung

 In dieser Arbeit wird ein neu entwickeltes Computersimulations-werkzeug vorgestellt, das eine optimierte Auslegung des Herstellungsprozesses von Thermo-Set Verbundwerkstoffteilen ermöglicht. Sein Einsatz führt direkt zu einer Qualitätsverbesserung, einer Reduzierung der Fertigungszeiten und der Reduzierung des Ausschussess. Unter Berücksichtigung von verschiedenen realistischen Beschränkungen der Produktion wurde ein eindimensionales, nichtlineares Modell für die Simulation des instationären „Curing“-Prozesses entwickelt, das mit der Evolutionsstrategie der Familie der genetischen Algorithmen verbunden wurde. Die Wirksamkeit und Nützlichkeit des vorgeschlagenen Ansatzes wird anhand von unterschiedlichen Fallbeispielen dargestellt.