DE102014212545B4

DE102014212545B4 - Time optimization of the braiding simulation

Info

Publication number: DE102014212545B4
Application number: DE102014212545.6A
Authority: DE
Inventors: Steffen Beck; Stanislaw Nowak
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2022-12-08
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: DE102014212545A1

Abstract

Verfahren (300) zur Ermittlung einer Eigenschaft eines ersten Fadens (103) in einem Geflecht (104); wobei das Geflecht (104) eine Vielzahl von Fäden (103) umfasst; wobei das Geflecht (104) durch ein Flechtverfahren erstellt wird, bei dem der erste Faden (103) von einer Fadenrolle abgewickelt und mittels eines Flechtauges (101) auf einen Flechtkern (102) abgelegt wird; wobei das Geflecht (104) im Laufe der Durchführung des Flechtverfahrens unterschiedliche Fertigungszustände aufweist; wobei das Verfahren (300) umfasst,- Bereitstellen (301) eines Berechnungsmodells für die Eigenschaft des ersten Fadens (103); wobei das Berechnungsmodell auf einer Aufteilung des ersten Fadens (103) in eine Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (203) beruht;- Ermitteln (302) einer ersten Untermenge der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (203) für einen ersten Fertigungszustand des Geflechts (104); wobei ein finites Element (203) der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (203), das in dem ersten Fertigungszustand bereits auf dem Flechtkern (102) abgelegt wurde, nicht in der ersten Untermenge enthalten ist; und- Berechnen (303) der Eigenschaft für die erste Untermenge der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (203) anhand des Berechnungsmodells.Method (300) for determining a property of a first thread (103) in a braid (104); the braid (104) comprising a plurality of threads (103); the braiding (104) being created by a braiding process in which the first thread (103) is unwound from a thread spool and placed onto a braiding core (102) by means of a braiding eye (101); wherein the braid (104) has different manufacturing states during the course of the braiding process; wherein the method (300) comprises, - providing (301) a calculation model for the property of the first thread (103); wherein the calculation model is based on a division of the first thread (103) into a multiplicity of finite elements (203) lined up in a row;- determining (302) a first subset of the multiplicity of finite elements (203) lined up in a row for a first manufacturing state of the mesh (104) ; wherein a finite element (203) of the plurality of finite elements (203) arranged in a row, which was already deposited on the braided core (102) in the first manufacturing state, is not included in the first subset; and- calculating (303) the property for the first subset of the plurality of finite elements (203) lined up in a row using the calculation model.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation eines Fiechtvorgangs für die Herstellung eines geflochtenen Bauteils.The invention relates to a method for simulating a braiding process for the production of a braided component.

Mit dem Flechtverfahren können Geflechte (z.B. Litzen, hohle Profile und Profile mit komplexen Querschnitten) hergestellt werden. In einer Flechtmaschine laufen Flechtfäden in einer schlangenlinienförmigen Umlaufbahn im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn und überkreuzen sich dabei. Es entsteht ein textiles Gebilde, welches als Geflecht bezeichnet wird. Bei dem Flechtverfahren werden die Flechtfäden aus Rollen gezogen, über ein sogenanntes Flechtauge in Richtung zu einem Bauteilkern umgelenkt und auf dem Bauteilkern (auch als Flechtkern bezeichnet) als geflochtene Struktur abgelegt.With the braiding process, braids (e.g. strands, hollow profiles and profiles with complex cross-sections) can be produced. In a braiding machine, braiding threads travel clockwise and counterclockwise in a serpentine orbit, crossing each other. A textile structure is created, which is referred to as a braid. In the braiding process, the braiding threads are pulled from rolls, deflected via a so-called braiding eye in the direction of a component core and placed on the component core (also known as braided core) as a braided structure.

Die Geflechte können z.B. zu Bauteilen (z.B. Karosserieteilen) eines Fahrzeugs weiterverarbeitet werden. Um die physikalischen Eigenschaften eines aus einem Geflecht hergestellten Bauteils in präziser Weise ermitteln zu können, kann es vorteilhaft sein, Eigenschaften des Geflechts zu ermitteln (z.B. zu simulieren). Beispielhafte Eigenschaften des Geflechts sind die Positionen und die Orientierung der einzelnen Fäden des Geflechts, die Spannung der einzelnen Fäden innerhalb des Geflechts und/oder der Kontaktdruck einzelner Fäden des Geflechts zueinander.The braids can be further processed into components (e.g. body parts) of a vehicle, for example. In order to be able to determine the physical properties of a component made from a mesh in a precise manner, it can be advantageous to determine (e.g. to simulate) properties of the mesh. Exemplary properties of the braid are the positions and the orientation of the individual threads of the braid, the tension of the individual threads within the braid and/or the contact pressure of individual threads of the braid with one another.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein oder mehrere Eigenschaften eines Geflechts in effizienter und präziser Weise zu ermitteln (d.h. zu simulieren). Dabei soll insbesondere ein Simulationsverfahren bereitgestellt werden, das einen geringen Rechenaufwand erfordert, und somit die Ermittlung der Eigenschaften von komplexen Geflechten ermöglicht.This document deals with the technical task of determining (i.e. simulating) one or more properties of a braid in an efficient and precise manner. In particular, a simulation method is to be provided that requires little computing effort and thus enables the properties of complex meshes to be determined.

Die Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by patent claim 1. Advantageous embodiments are described inter alia in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Eigenschaft eines ersten Fadens in einem Geflecht beschrieben. Das Geflecht umfasst eine Vielzahl von Fäden. Insbesondere wird das Geflecht durch ein Flechtverfahren erstellt, bei dem der erste Faden von einer Fadenrolle abgewickelt und mittels eines Flechtauges auf einen Flechtkern abgelegt wird. In analoger Weise werden auch die ein oder mehreren anderen Fäden der Vielzahl von Fäden von entsprechenden Fadenrollen abgewickelt und auf dem Flechtkern abgelegt. Dabei bewegen sich die einzelnen Fadenrollen typischerweise in schlangenlinienförmiger Weise teils im Uhrzeigersinn und teils gegen den Uhrzeigersinn um den Flechtkern. Durch diese Bewegung entstehen Überkreuzungen der Vielzahl von Fäden und damit das Geflecht. Das Flechtverfahren wird typischerweise durch eine dafür eingerichtete Flechtmaschine ausgeführt, die eingerichtet ist, die Vielzahl von Fadenrollen um den Flechtkern zu bewegen (mit einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit) und die eingerichtet ist, den Flechtkern durch das Flechtauge zu bewegen (mit einer bestimmten Kerngeschwindigkeit).According to one aspect, a method for determining a property of a first thread in a braid is described. The braid includes a multitude of threads. In particular, the braid is created by a braiding process in which the first thread is unwound from a thread spool and placed on a braiding core by means of a braiding eye. In an analogous manner, the one or more other threads of the multiplicity of threads are unwound from corresponding thread spools and placed on the braiding core. The individual thread rolls typically move in a serpentine manner, partly clockwise and partly counterclockwise around the braiding core. This movement causes the large number of threads to cross over and thus the braid. The braiding process is typically performed by a dedicated braiding machine that is configured to move the plurality of bobbins around the braiding core (at a specified rotational speed) and that is configured to move the braiding core through the braiding eye (at a specified core speed).

Das Geflecht weist im Laufe der Durchführung des Flechtverfahrens unterschiedliche Fertigungszustände auf. Die Fertigungszustände können in stetiger Weise betrachtet oder erfasst werden. Insbesondere kann mit einer bestimmten Frequenz im Laufe der Herstellung des Geflechts eine Sequenz von fortschreitenden Fertigungszuständen betrachtet werden. In the course of the braiding process, the mesh has different manufacturing states. The manufacturing states can be viewed or recorded in a continuous manner. In particular, a sequence of progressive manufacturing states can be viewed with a certain frequency in the course of the manufacture of the mesh.

Die Frequenz kann von der Rotationsgeschwindigkeit und/oder der Kerngeschwindigkeit der Flechtmaschine abhängen. Beispielsweise kann für jede vollständige Rotation der Fadenrolle des ersten Fadens um den Flechtkern eine vorbestimmte Anzahl von Fertigungszuständen des Geflechts betrachtet werden. Das Verfahren kann für jeden Fertigungszustand des Geflechts eine Eigenschaft des ersten Fadens ermitteln. Mit anderen Worten, die zu ermittelnde Eigenschaft des ersten Fadens (bzw. einzelner finiter Elemente des ersten Fadens) kann für eine Sequenz von fortschreitenden Fertigungszuständen des Geflechts ermittelt werden.The frequency can depend on the rotational speed and/or the core speed of the braiding machine. For example, a predetermined number of manufacturing states of the braid can be considered for each complete rotation of the thread roll of the first thread around the braiding core. The method can determine a property of the first thread for each production stage of the mesh. In other words, the property of the first thread (or individual finite elements of the first thread) to be determined can be determined for a sequence of progressive manufacturing states of the mesh.

Bei dem Verfahren kann es sich insbesondere um ein Simulationsverfahren handeln, welches die Bewegungen und weitere Randbedingungen des Flechtverfahrens berücksichtigt, um die Eigenschaft des ersten Fadens (d.h. einzelner finiter Elemente des ersten Fadens) in einem bestimmten Fertigungszustand des Geflechts zu ermitteln.The method can in particular be a simulation method that takes into account the movements and other boundary conditions of the braiding method in order to determine the property of the first thread (i.e. individual finite elements of the first thread) in a specific manufacturing state of the braid.

Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Berechnungsmodells für die Eigenschaft des ersten Fadens. Dabei beruht das Berechnungsmodell auf einer Aufteilung des ersten Fadens in eine Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (FEs). Mit anderen Worten, der erste Faden (sowie die ein oder mehreren anderen Fäden der Vielzahl von Fäden) kann durch eine Aneinanderreihung von FEs beschrieben werden. Jedes einzelne FE kann die Form eines länglichen Stabes aufweisen, der einen Ausschnitt des ersten Fadens repräsentiert (z.B. einen Ausschnitt von ca. 2mm). Somit kann der erste Faden durch eine Vielzahl von stabförmigen FEs beschrieben werden (z.B. kann ein Faden von 3m durch eine Sequenz von 1500 stabförmigen FEs beschrieben werden, wobei jedes FE einen 2mm langen Abschnitt des Fadens repräsentiert).The method includes providing a computational model for the property of the first thread. The calculation model is based on a division of the first thread into a large number of finite elements (FEs) lined up next to one another. In other words, the first thread (as well as the one or more other threads of the multiplicity of threads) can be described by a sequence of FEs. Each individual FE may be in the form of an elongate rod representing a section of the first thread (e.g. a section of approximately 2mm). Thus, the first thread can be described by a plurality of rod-shaped FEs (e.g. a thread of 3m can be described by a sequence of 1500 rod-shaped FEs, each FE representing a 2mm long section of thread).

Das Verfahren kann für ein oder mehrere FEs (insbesondere für alle FEs) des ersten Fadens die Eigenschaft ermitteln. Mit anderen Worten, das Verfahren kann bestimmen, welche Eigenschaft (oder welchen Eigenschaftswert) der erste Faden an der Stelle eines bestimmten FEs annimmt. Wird die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) für jedes FE der Sequenz von FEs des ersten Fadens ermittelt, so kann daraus die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) entlang des ersten Fadens ermittelt werden.The method can determine the property for one or more FEs (in particular for all FEs) of the first thread. In other words, the method can determine which property (or property value) the first thread assumes at the location of a particular FE. If the property (or the property value) is determined for each FE of the sequence of FEs of the first thread, then the property (or the property value) along the first thread can be determined from this.

Die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) eines finiten Elements des ersten Fadens kann eine Position des finiten Elements innerhalb des Geflechts umfassen. Wenn für jedes FE der Sequenz von FEs des ersten Fadens die Position ermittelt wird, kann daraus der Verlauf des ersten Fadens innerhalb des Geflechts bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) eine Zugspannung entlang des ersten Fadens umfassen. Eine derartige Zugspannung kann für jedes FE der Sequenz von FEs des ersten Fadens ermittelt werden. So kann der Verlauf der Zugspannung entlang des ersten Fadens im Geflecht bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) eine Kontaktkraft zu einem kreuzenden Faden der Vielzahl von Fäden des Geflechts und/oder eine Kontaktkraft zu dem Flechtkern umfassen. Die Kontaktkraft kann für die Sequenz von FEs ermittelt werden. Somit kann ermittelt werden, wie sich der erste Faden in Bezug auf seine jeweilige Umgebung in das Geflecht einfügt. Alternativ oder ergänzend kann die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) eines finiten Elements des ersten Fadens eine Orientierung des ersten Fadens relativ zu einer Achse des Flechtkerns umfassen. Desweiteren kann die Eigenschaft (oder der Eigenschaftswert) eines finiten Elements des ersten Fadens einen Abstand des ersten Fadens zu einem anderen Faden der Vielzahl von Fäden umfassen.The property (or property value) of a finite element of the first thread may include a position of the finite element within the braid. If the position is determined for each FE of the sequence of FEs of the first thread, the course of the first thread within the mesh can be determined from this. Alternatively or additionally, the property (or the property value) can include a tensile stress along the first thread. Such a tension can be determined for each FE of the sequence of FEs of the first thread. In this way, the course of the tensile stress along the first thread in the braid can be determined. Alternatively or additionally, the property (or the property value) can include a contact force to a crossing thread of the multiplicity of threads of the braid and/or a contact force to the braid core. The contact force can be found for the sequence of FEs. It can thus be determined how the first thread fits into the braid in relation to its respective surroundings. Alternatively or additionally, the property (or property value) of a finite element of the first filament may include an orientation of the first filament relative to an axis of the braiding core. Furthermore, the property (or property value) of a finite element of the first filament may include a distance of the first filament to another filament of the plurality of filaments.

Die ermittelten ein oder mehreren Eigenschaften des ersten Fadens (sowie der Vielzahl von Fäden) können dazu verwendet werden, ein oder mehrere Eigenschaften des gesamten Geflechts zu bestimmten. Insbesondere kann z.B. eine mechanische Stabilität des Geflechts bestimmt werden. Das Geflecht wird typischerweise zu einem Bauteil weiterverarbeitet. Beispielsweise kann in einem weiteren Herstellungsschritt ein flüssiger Werkstoff (z.B. ein Harz) in das Geflecht eingebracht werden, um das endgültige Bauteil zu erzeugen. Die ermittelten ein oder mehreren Eigenschaften der Fäden des Geflechts können dazu verwendet werden, Parameter bzgl. des Verfahrens zur Einbringung des Werkstoffs in das Geflecht festzulegen, um eine Qualität des hergestellten Bauteils zu erhöhen.The determined one or more properties of the first thread (as well as the plurality of threads) can be used to determine one or more properties of the entire braid. In particular, the mechanical stability of the mesh can be determined, for example. The mesh is typically further processed into a component. For example, in a further manufacturing step, a liquid material (e.g. a resin) can be introduced into the mesh to create the final component. The determined one or more properties of the threads of the mesh can be used to define parameters relating to the method for introducing the material into the mesh in order to increase the quality of the component produced.

Wie oben dargelegt, wird ein Berechnungsmodell auf Basis einer FE Aufteilung der Vielzahl von Fäden bereitgestellt. Das Berechnungsmodell kann ein oder mehrere Bedingungen und/oder Eigenschaften des Flechtverfahrens bzw. der verwendeten Flechtmaschine berücksichtigen. Insbesondere kann das Berechnungsmodell von einer Bewegungsgeschwindigkeit (d.h. der Kerngeschwindigkeit) des Flechtkerns abhängen, von einer Form des Flechtkerns abhängen, von einer Form des Flechtauges abhängen, von einer Rotationsgeschwindigkeit der Vielzahl von Fadenrollen abhängen, von einer Fadenspannung beim Abwickeln der Fäden von den jeweiligen Fadenrollen abhängen, von einer Veränderung der Geometrie der Flechtauges mit der Zeit abhängen, von einer Bewegung des Flechtauges abhängen, und/oder von einer Bewegungsrichtung der Fäden um das Flechtauge herum abhängen.As explained above, a calculation model based on an FE division of the multiplicity of threads is provided. The calculation model can take into account one or more conditions and/or properties of the braiding process or the braiding machine used. In particular, the calculation model can depend on a moving speed (i.e., the core speed) of the braiding core, depend on a shape of the braiding core, depend on a shape of the braiding eye, depend on a rotational speed of the plurality of thread rollers, depend on a thread tension when the threads are unwound from the respective thread rollers depend on a change in the geometry of the braided eye over time, depend on a movement of the braided eye, and/or depend on a direction of movement of the threads around the braided eye.

Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln einer ersten Untermenge der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen für einen ersten Fertigungszustand des Geflechts. Insbesondere kann ermittelt werden, welche FEs der Vielzahl von FEs eines Fadens bei der Ermittlung der Eigenschaft in einem bestimmten ersten Fertigungszustand berücksichtigt werden sollen. Dabei sollten die FEs ausgewählt werden, von denen zu erwarten ist, dass sich die Eigenschaft (bzw. der Eigenschaftswert) im Laufe der Durchführung des Flechtverfahrens noch ändert. FEs deren Eigenschaften sich nicht mehr ändern werden, können bei der Ermittlung der Eigenschaft im ersten Fertigungszustand unberücksichtigt bleiben. Dadurch kann der Rechenaufwand für die Ermittlung der Eigenschaft (oder des Eigenschaftswertes) im ersten Fertigungszustand reduziert werden.The method further includes determining a first subset of the plurality of finite elements lined up in a row for a first manufacturing state of the mesh. In particular, it can be determined which FEs of the multiplicity of FEs of a thread are to be taken into account when determining the property in a specific first manufacturing state. The FEs should be selected for which it is to be expected that the property (or the property value) will change during the course of the braiding process. FEs whose properties will no longer change can be ignored when determining the property in the first production stage. As a result, the computing effort for determining the property (or the property value) in the first production stage can be reduced.

Insbesondere wurde erkannt, dass sich die Eigenschaften eines Teils eines Fadens, der bereits auf dem Flechtkern abgelegt wurde, nicht weiter verändern. Dieser Teil des Fadens kann somit bei der Ermittlung der Eigenschaft in einem Fertigungszustand, bei dem der Teil des Fadens bereits abgelegt wurde, unberücksichtigt bleiben, um den Rechenaufwand des Verfahrens zu reduzieren. Somit kann ein finites Element der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen, das in dem ersten Fertigungszustand bereits auf dem Flechtkern abgelegt wurde, nicht in der ersten Untermenge enthalten sein. Für das FE, welches nicht in der Untermenge enthalten ist, muss dann auch nicht die Eigenschaft ermittelt werden, so dass sich der Rechenaufwand des Verfahrens reduziert.In particular, it was recognized that the properties of a part of a thread that has already been placed on the braiding core do not change further. This part of the thread can thus remain unconsidered when determining the property in a production state in which the part of the thread has already been laid down, in order to reduce the computational complexity of the method. Thus, a finite element of the multiplicity of finite elements lined up next to one another, which was already placed on the braided core in the first manufacturing state, cannot be contained in the first subset. The property does not then have to be determined for the FE that is not contained in the subset, so that the computational effort of the method is reduced.

Desweiteren kann auch davon ausgegangen werden, dass sich die Eigenschaft eines Teils des Fadens, der sich im ersten Fertigungszustand noch auf der Fadenrolle befindet, (noch) nicht ggü. einem vorhergehenden Fertigungszustand verändert. Auch dieser Teil des Fadens kann für die Ermittlung der Eigenschaft des ersten Fadens im ersten Fertigungszustand unberücksichtigt bleiben. D.h. ein finites Element der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen, das in dem ersten Fertigungszustand noch nicht von der Fadenrolle abgewickelt wurde, kann auch nicht in der ersten Untermenge enthalten sein. Somit kann der Rechenaufwand des Verfahrens weiter reduziert werden.Furthermore, it can also be assumed that the property of a part of the thread that is still on the thread spool in the first production stage is not (yet) compared to one previous manufacturing state changed. This part of the thread can also remain unconsidered for determining the property of the first thread in the first manufacturing state. This means that a finite element of the multiplicity of finite elements lined up next to one another, which has not yet been unwound from the spool of thread in the first manufacturing state, cannot be contained in the first subset either. The computational complexity of the method can thus be further reduced.

Das Verfahren umfasst weiter das Berechnen der Eigenschaft (nur) für die erste Untermenge der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (im ersten Fertigungszustand). Die Eigenschaft wird dabei anhand des Berechnungsmodells berechnet. Für die FEs des ersten Fadens, die nicht in der Untermenge enthalten sind, wird im ersten Fertigungszustand keine Eigenschaft ermittelt. Mit anderen Worten, die Ermittlung der Eigenschaft kann im ersten Fertigungszustand auf die erste Untermenge beschränkt werden. So kann der Rechenaufwand des Verfahrens substantiell reduziert werden, da typischerweise nur ein relativ kleiner Anteil der FEs eines Fadens in der ersten Untermenge enthalten ist.The method further includes calculating the property (only) for the first subset of the plurality of finite elements lined up in a row (in the first manufacturing state). The property is calculated using the calculation model. For the FEs of the first thread that are not included in the subset, no property is determined in the first production stage. In other words, the determination of the property can be restricted to the first subset in the first production state. In this way, the computing effort of the method can be substantially reduced, since typically only a relatively small proportion of the FEs of a thread is contained in the first subset.

Das Ermitteln einer Untermenge und das Berechnen der Eigenschaft für die Untermenge kann in iterativer Weise für eine Vielzahl von aufeinander folgenden Fertigungszuständen des Geflechts wiederholt werden, um die Eigenschaft für den ersten Faden im Geflecht zu ermitteln. Dabei kann eine Untermenge für einen aktuellen Fertigungszustand in jedem Iterationsschritt oder nach einer vordefinierten Anzahl von Iterationsschritten neu ermittelt werden, um ein oder mehrere finite Elemente, die in einem vorhergehenden Fertigungszustand auf dem Flechtkern abgelegt wurden, aus der Untermenge für den aktuellen Fertigungszustand zu entfernen. Auf der anderen Seite können ein oder mehrere FEs des ersten Fadens, die nach und nach von der Fadenrolle abgewickelt werden, in die Untermenge aufgenommen werden. Die Untermenge kann somit in jedem Fertigungszustand den Teil der FEs des ersten Fadens enthalten, für den sich die Eigenschaft ggü. einem vorhergehenden Fertigungszustand verändert. FEs, deren Eigenschaft sich ggü. einem vorhergehenden Fertigungszustand im aktuellen Fertigungszustand nicht verändern werden (z.B. weil sie bereits auf dem Flechtkern abgelegt wurden), können unberücksichtigt bleiben.The determination of a subset and the calculation of the property for the subset can be repeated in an iterative manner for a multiplicity of successive manufacturing states of the braid in order to determine the property for the first thread in the braid. A subset for a current production state can be redetermined in each iteration step or after a predefined number of iteration steps in order to remove one or more finite elements that were deposited on the braided core in a previous production state from the subset for the current production state. On the other hand, one or more FEs of the first thread, which are gradually unwound from the thread spool, can be included in the subset. The subset can therefore contain the part of the FEs of the first thread in each production state for which the property vs. changed from a previous production stage. FEs whose property differs from that are not changed in the current production state from a previous production state (e.g. because they have already been placed on the braided core) can remain unconsidered.

Bei der iterativen Durchführung des Verfahrens für eine Sequenz von aufeinander folgenden Fertigungszuständen, können die Eigenschaften der FEs, die in einem vorhergehenden Iterationsschritt (für einen vorhergehenden Fertigungszustand) ermittelt wurden, als Anfangsbedingungen berücksichtigt werden. Insbesondere kann ermittelt werden, wie sich die Eigenschaft der FEs in einem aktuellen Fertigungszustand ggü. einem (direkt) vorhergehenden Fertigungszustand verändert. Ändert sich die Eigenschaft eines FEs nicht weiter ggü. dem vorhergehenden Fertigungszustand (z.B. weil das FE auf dem Flechtkern abgelegt wurde), so kann die konvergierte Eigenschaft als Eigenschaft des FEs innerhalb des Geflechts abgespeichert werden. Aus den abgespeicherten (konvergierten) Eigenschaften der FEs der Fäden des Geflechts können dann die Eigenschaften des Geflechts ermittelt werden.In the iterative implementation of the method for a sequence of successive manufacturing states, the properties of the FEs that were determined in a previous iteration step (for a previous manufacturing state) can be taken into account as initial conditions. In particular, it can be determined how the property of the FEs in a current production state compared to a (directly) preceding production state. If the property of an FE does not change further compared to the previous production stage (e.g. because the FE was placed on the braid core), the converged property can be stored as a property of the FE within the braid. The properties of the braid can then be determined from the stored (converged) properties of the FEs of the threads of the braid.

Das Verfahren kann somit das Ermitteln von unterschiedlichen Untermengen der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen für entsprechende unterschiedliche Fertigungszustände des Geflechts umfassen. Desweiteren kann das Verfahren das Berechnen der Eigenschaft für die unterschiedlichen Untermengen der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen anhand des Berechnungsmodells umfassen.The method can thus include the determination of different subsets of the multiplicity of finite elements arranged in a row for corresponding different production states of the mesh. Furthermore, the method can include calculating the property for the different subsets of the multiplicity of finite elements lined up in a row using the calculation model.

Im Rahmen des Flechtverfahrens wird der Flechtkern typischerweise weiter durch das Flechtauge hindurch bewegt, um das Geflecht zu erstellen. Dabei werden im Rahmen des Flechtverfahrens unterschiedliche Ausschnitte der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen an dem Flechtauge vorbeigeführt. Die unterschiedlichen Fertigungszustände (d.h. insbesondere die Sequenz von Fertigungszuständen) umfasst typischerweise aufeinanderfolgende Fertigungszustände mit zunehmendem Fertigstellunggrad des Geflechts. Die unterschiedlichen Untermengen entsprechen somit meist unterschiedlichen (stetig entlang des ersten Fadens fortschreitenden) Ausschnitten der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen, die sich zu dem jeweils entsprechenden Fertigungszustand in einer unmittelbaren Umgebung des Flechtauges befinden. FEs, die sich in einem bestimmten Fertigungszustand relativ weit vom Flechtauge entfernt befinden (z.B. weil sie bereits auf dem Flechtkern abgelegt wurden oder weil sie noch auf der Fadenrolle aufgewickelt sind), können in der Untermenge des bestimmten Fertigungszustands unberücksichtigt bleiben.As part of the braiding process, the braiding core is typically moved further through the braiding eye to create the braid. During the braiding process, different sections of the multiplicity of finite elements arranged in a row are guided past the braiding eye. The different stages of manufacture (i.e. in particular the sequence of stages of manufacture) typically comprise successive stages of manufacture with increasing degree of completion of the mesh. The different subsets thus usually correspond to different sections (constantly advancing along the first thread) of the plurality of finite elements lined up in a row, which are located in the immediate vicinity of the braided eye at the respective corresponding production stage. FEs that are relatively far away from the braiding eye in a certain manufacturing state (e.g. because they have already been placed on the braiding core or because they are still wound on the thread spool) can remain unconsidered in the subset of the specific manufacturing state.

Das Verfahren kann weiter das Ermitteln eines finiten Elements umfassen, welches in der Untermenge eines aktuellen Fertigungszustands enthalten ist, aber in der Untermenge eines dem aktuellen Fertigungszustand folgenden Fertigungszustands nicht enthalten ist. Desweiteren kann das Verfahren das Speichern der berechneten Eigenschaft des finiten Elements umfassen. Mit anderen Worten, die ermittelten Eigenschaften der FEs, die auf dem Flechtkern abgelegt wurden und die nicht mehr in einer Untermenge berücksichtigt werden, können als konvergierte Eigenschaften der FEs abgespeichert werden. Nach Ermittlung der Eigenschaften für einen endgültigen (letzten) Fertigungszustand können die gespeicherten Eigenschaften der FEs verwendet werden, um die Eigenschaft des gesamten ersten Fadens (entlang des ersten Fadens) zu ermitteln.The method may further include determining a finite element that is included in the subset of a current manufacturing state but is not included in the subset of a manufacturing state subsequent to the current manufacturing state. Furthermore, the method may include storing the calculated property of the finite element. In other words, the determined properties of the FEs that were stored on the braided core and that are no longer considered in a subset can be saved as converged properties of the FEs. After determining the own Properties for a final (last) manufacturing state, the stored properties of the FEs can be used to determine the property of the entire first thread (along the first thread).

In dem ersten Fertigungszustand kann ein erstes finites Element der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen ermittelt werden, welches die Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen (vollständig) in eine erste Menge von finiten Elementen und eine zweite Menge von finiten Elementen unterteilt. Dabei umfasst die erste Menge die finiten Elemente, die noch nicht auf dem Flechtkern abgelegt wurden, und die zweite Menge die finiten Elemente, die bereits auf dem Flechtkern abgelegt wurden. Die erste Untermenge kann derart ermittelt werden, dass die erste Untermenge die finiten Elemente der zweiten Menge nicht umfasst, die einen Abstand zu dem ersten finiten Element aufweisen, der gleich wie oder größer als ein vordefinierter Mindestabstand ist. Der Abstand kann entlang des Verlaufs des ersten Fadens und/oder als Abstand zum Flechtauge gemessen werden. Mit anderen Worten, es kann ein Mindestabstand definiert werden, um festzulegen, welche FEs im ersten Fertigungszustand aus der ersten Untermenge herausgenommen werden sollten. Der Mindestabstand zeigt somit an, ab welcher Entfernung vom Ablageort, sich die Eigenschaft eines FEs nicht mehr verändert. Der Mindestabstand kann z.B. experimentell ermittelt werden. Der Mindestabstand ermöglicht es, die jeweilige Untermenge zu einem bestimmten Fertigungszustand in einfacher Weise (d.h. recheneffizienter Weise) zu ermitteln.In the first manufacturing state, a first finite element of the plurality of finite elements lined up in a row can be determined, which (completely) subdivides the plurality of finite elements lined up in a row into a first set of finite elements and a second set of finite elements. The first set includes the finite elements that have not yet been placed on the braided core, and the second set includes the finite elements that have already been placed on the braided core. The first subset may be determined such that the first subset does not include the finite elements of the second set that have a distance from the first finite element that is equal to or greater than a predefined minimum distance. The distance can be measured along the course of the first thread and/or as a distance to the braiding eye. In other words, a minimum distance can be defined to determine which FUs in the first manufacturing stage should be excluded from the first subset. The minimum distance thus indicates the distance from the storage location from which the properties of an FE no longer change. The minimum distance can be determined experimentally, for example. The minimum distance makes it possible to determine the respective subset for a specific production status in a simple manner (i.e. in a computationally efficient manner).

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Server) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The SW program can be set up to run on a processor (e.g. on a server) and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can comprise a SW program which is set up to be executed on a processor and thereby to carry out the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in many different ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt

1 einen Ausschnitt einer beispielhaften Flechtvorrichtung;
2 einen Ausschnitt eines beispielhaften Geflechts; und
3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Eigenschaft eines Geflechts.

The invention is described in more detail below using exemplary embodiments. while showing

1 a section of an exemplary braiding device;
2 a section of an exemplary braid; and
3 a flowchart of an exemplary method for determining a property of a mesh.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Ermittlung von Eigenschaften eines Geflechts. Die Eigenschaften des Geflechts werden dabei durch eine Simulation des Flechtverfahrens ermittelt, mit der das Geflecht hergestellt wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, mittels einer Finite Elemente Simulation (kurz FE-Simulation) des Flechtprozesses die Herstellbarkeit von Bauteilen mit dem Flechtverfahren zu beurteilen und den Herstellprozess zu optimieren, um Eigenschaften des hergestellten Bauteils zu optimieren.As explained at the beginning, this document deals with determining the properties of a mesh. The properties of the braid are determined by simulating the braiding process used to produce the braid. In particular, it is proposed to use a finite element simulation (FE simulation for short) of the braiding process to assess the manufacturability of components with the braiding process and to optimize the manufacturing process in order to optimize the properties of the component produced.

1 zeigt ein beispielhaftes Geflecht 104, welches während eines Flechtprozesses auf einen Bauteilkern 102 (kurz Kern oder Flechtkern) abgelegt wird. Eine Vielzahl von Flechtfäden 103 (kurz Fäden) wird über ein Flechtauge 101 von einer entsprechenden Vielzahl von Fadenrollen (nicht dargestellt) auf den Kern 102 umgelenkt. Der Kern 102 bewegt sich mit einer bestimmten Kerngeschwindigkeit in die, durch den Pfeil angezeigten, Richtung, so dass das Geflecht 104 mit der Kerngeschwindigkeit anwächst. Desweiteren bewegen sich die Fadenrollen mit einer Rotationsgeschwindigkeit in schlangenlinienförmigen Umlaufbahnen um den Kern 104 um Überkreuzungen der Fäden 103 zu erzeugen. 1 shows an exemplary braid 104, which is placed on a component core 102 (core or braided core for short) during a braiding process. A multiplicity of braiding threads 103 (short threads) is deflected onto the core 102 via a braiding eye 101 from a corresponding multiplicity of thread rollers (not shown). The core 102 moves in the direction indicated by the arrow at a certain core speed, so that the braid 104 grows with the core speed. Furthermore, the spools of thread move at a rotational speed in serpentine orbits around the core 104 in order to generate crossovers of the threads 103 .

Im Rahmen einer FE-Simulation kann ein Faden 103 durch eine Abfolge von miteinander verbundenen Stabelementen, Balkenelementen oder anderen Typ von Elementen 203 (siehe 2) modelliert werden. Diese Elemente 203 werden allgemein als Finite Elemente, FEs, 203 bezeichnet. In 2 sind die Abfolgen von FEs 203 von drei unterschiedlichen, sich kreuzenden, Fäden 103 dargestellt.In the context of an FE simulation, a thread 103 can be represented by a sequence of interconnected rod elements, beam elements or other type of elements 203 (see 2 ) are modeled. These elements 203 are commonly referred to as finite elements, FEs, 203. In 2 the sequences of FEs 203 of three different crossing threads 103 are shown.

Mit zunehmender Größe des Geflechts 104 nimmt die Anzahl der Kreuzungen von Fäden 103 und somit die Anzahl von Kontakten zwischen den Elementen 203 während der Simulation stetig zu. Dadurch steigt auch der Rechenaufwand mit steigender Größe des Geflechts 104 stetig an.As the size of the mesh 104 increases, the number of crossings of threads 103 and thus the number of contacts between the elements 203 increases steadily during the simulation. As a result, the computing effort also increases steadily as the size of the network 104 increases.

Im Rahmen einer FE-Simulation können für jedes FE 203 ein oder mehrere Eigenschaften ermittelt werden. Beispielhafte Eigenschaften eines FEs 203 sind

• die Position des FEs 203 auf dem Kern 102 bzw. innerhalb des Geflechts 104. Beispielsweise kann der Kern 102 eine Rasterung aufweisen. In diesem Fall kann die Position des FEs 203 durch die Angabe von ein oder mehreren Rasterpunkten des Kerns 102 angegeben werden. Alternativ oder ergänzend kann die Position des FEs 203 durch Koordinaten (z.B. Kreiskoordinaten und/oder durch den Abstand 111 von dem Flechtauge 101) angegeben werden.
• Zugspannung entlang des Fadens 103 im FE 203;
• Kontaktdruck des FEs 203 auf den Kern 102 und/oder auf ein benachbartes FE 203 eines anderen Fadens 103;
• Orientierung des Fadens 103 relativ zur Achse des Kerns 102;
• Abstände zwischen unterschiedlichen Fäden 103.

One or more properties can be determined for each FE 203 as part of an FE simulation. Exemplary properties of an FE 203 are

• The position of the FEs 203 on the core 102 or within the mesh 104. For example, the core 102 can have a grid. In this case, the position of the FE 203 can be specified by specifying one or more grid points of the core 102. Alternatively or in addition, the position of the FE 203 can be specified by coordinates (eg circular coordinates and/or by the distance 111 from the braided eye 101).
• tension along the thread 103 in the FE 203;
• contact pressure of the FE 203 on the core 102 and/or on an adjacent FE 203 of another thread 103;
• orientation of the thread 103 relative to the axis of the core 102;
• Distances between different threads 103.

Im Rahmen einer FE-Simulation für ein Geflecht 104 können die kompletten Längen der Fäden 103, welche für das Flechten des gesamten Bauteils erforderlich sind, modelliert werden. Relativ große Bauteile benötigen dann eine relativ große Anzahl von FEs, was zu einer großen Anzahl von Kontakten
führt. Eine große Anzahl von Elementen und Kontakten verursacht relativ lange Simulationszeiten, welche für große Bauteile nicht praktikabel sind.As part of an FE simulation for a braid 104, the complete lengths of the threads 103, which are required for braiding the entire component, can be modeled. Relatively large components then require a relatively large number of FEs, resulting in a large number of contacts
leads. A large number of elements and contacts causes relatively long simulation times, which are not practical for large components.

Zur Reduzierung der Simulationszeiten kann die Anzahl von aktiven Elementen 203, d.h. von FEs 203, die bei einer Iteration der FE-Simulation berücksichtigt werden, reduziert werden. Dies beruht auf der Beobachtung, dass während des Flechtens von relativ großen Flechtbauteilen ein relativ großer Teil der für das Geflecht 104 benötigten Fadenlänge das Simulationsverfahren nicht beeinflusst, weil ein erster Teil eines Fadens 103 noch auf der entsprechenden Rolle aufgewickelt ist und/oder weil ein zweiter Teil des Fadens 103 bereits in substantieller Entfernung 111 von dem Flechtauge 101 auf dem Kern 102 abgelegt wurde und sich nicht mehr bewegt. Die FEs 203 eines Fadens 103, die zum ersten Teil und/oder zum zweiten Teil des Fadens 103 gehören, können als passive FEs 203 (im Gegensatz zu aktiven FEs 203) im Berechnungsmodell der FE-Simulation betrachtet werden. Bei der FE-Simulation müssen dann nur die aktiven FEs 203 berücksichtigt werden, da nur diese den Flechtvorgang im aktiven Abschnitt des erstellten Geflechts 104 beeinflussen. So kann der Rechenaufwand für die Durchführung einer FE-Simulation substantiell reduziert werden, was es ermöglicht, auch die Eigenschaften von komplexen Geflechten 104 zu simulieren.In order to reduce the simulation times, the number of active elements 203, i.e. FEs 203, which are taken into account in an iteration of the FE simulation, can be reduced. This is based on the observation that during the braiding of relatively large braided components, a relatively large part of the thread length required for the braid 104 does not affect the simulation method because a first part of a thread 103 is still wound on the corresponding reel and/or because a second Part of the thread 103 has already been deposited on the core 102 at a substantial distance 111 from the braiding eye 101 and is no longer moving. The FEs 203 of a thread 103 that belong to the first part and/or to the second part of the thread 103 can be regarded as passive FEs 203 (in contrast to active FEs 203) in the calculation model of the FE simulation. Only the active FEs 203 then have to be taken into account in the FE simulation, since only these influence the braiding process in the active section of the mesh 104 created. In this way, the computing effort for carrying out an FE simulation can be substantially reduced, which also makes it possible to simulate the properties of complex meshes 104 .

Wie oben dargelegt, beeinflusst der erste Teil eines Fadens 103, der sich noch auf der entsprechenden Fadenrolle befindet, nicht die Eigenschaften der FEs 203 des zu erstellenden Geflechts 104. Die FEs 203 des ersten Teils des Fadens 103 können somit als inaktive FEs 203 betrachtet werden, deren Eigenschaften bei einer aktuellen Iteration der FE-Simulation (für einen aktuellen Fertigungszustand des Geflechts 104) nicht berücksichtigt werden. Im Laufe des Flechtvorgangs wird der Faden 103 jedoch von der Fadenrolle abgewickelt. Die FEs 203 des abgewickelten Teils des Fadens 103 können dann stetig oder periodisch als neue aktive Elemente bei weiteren Iterationen der FE-Simulation (für weitere fortgeschrittene Fertigungszustände) hinzugefügt und berücksichtigt werden.As explained above, the first part of a thread 103, which is still on the corresponding thread spool, does not affect the properties of the FEs 203 of the mesh 104 to be created. The FEs 203 of the first part of the thread 103 can thus be regarded as inactive FEs 203 , the properties of which are not taken into account in a current iteration of the FE simulation (for a current manufacturing state of the mesh 104). In the course of the braiding process, however, the thread 103 is unwound from the thread spool. The FEs 203 of the unwound part of the thread 103 can then be added and taken into account continuously or periodically as new active elements in further iterations of the FE simulation (for further advanced manufacturing states).

Im Laufe einer Zeitperiode (zum Beispiel nach jeder vollen Rotation der Flechtmaschine) werden die Fäden 103 auf dem Kern 102 abgelegt und der Anfang der einzelnen Fäden 103 wandert nach innen. Zur Berücksichtigung des Abwickelvorgangs können neue aktive Elemente 203 an den Anfang der einzelnen modellierten Fäden 103 hinzugefügt werden. Aufgrund der Tatsache, dass diese neuen aktiven Elemente 203 in vorhergehenden Iterationen der FE-Simulation nicht Bestandteil des Modells waren, mussten die Elemente 203 in den vorhergehenden Iterationen nicht berechnet werden, so dass für die vorhergehenden Iterationen der FE-Simulation Rechenzeit eingespart wurde. Das Hinzufügen von neuen aktiven FEs 203 für den von der Rolle eines Fadens 103 abgewickelten Teil eines Fadens 103 kann periodisch (z.B. nach einer vollständigen Rotation der Flechtmaschine oder nach Zurücklegen einer vorbestimmten Strecke durch den Kern 102) oder stetig (z.B. mit einer den FEs 203 entsprechenden Auflösung) erfolgen.Over a period of time (e.g., after each full rotation of the braiding machine), the threads 103 are laid down on the core 102 and the beginning of each thread 103 migrates inward. New active elements 203 can be added to the beginning of each modeled thread 103 to account for the unwinding process. Due to the fact that these new active elements 203 were not part of the model in previous iterations of the FE simulation, the elements 203 did not have to be calculated in the previous iterations, so that computing time was saved for the previous iterations of the FE simulation. The addition of new active FEs 203 for the portion of a thread 103 unwound from the spool of thread 103 can be periodic (e.g. after a complete rotation of the braiding machine or after a predetermined distance has been covered by the core 102) or continuously (e.g. with one of the FEs 203 corresponding resolution).

Alternativ oder ergänzend kann ein stetiges oder periodisches Entfernen von abgelegten Elementen 203 aus der FE-Simulation erfolgen. Am Ende einer Zeitperiode (z.B. nach Durchführung einer Rotation der Flechtmaschine) liegen auf dem Kern 102 Fadenelemente 203, die sich relativ zum Kern 102 nicht mehr bewegen, aber sowohl mit dem Kern 102 als auch mit kreuzenden Fadenelementen 203 im Kontakt stehen. Diese Elemente können aus dem Modell entfernt werden, wobei der geflochtene Zustand (und die ermittelten Eigenschaften der FEs 203) gespeichert wird. Dadurch, dass diese entfernten Elemente 203 nicht mehr im Modell sind, müssen sie in kommenden Iterationen der FE-Simulation nicht berechnet werden und somit wird Rechenzeit eingespart. Aufgrund der Tatsache, dass dabei eine relativ hohe Anzahl von Kontakten (zwischen den FEs 203 von unterschiedlichen Fäden 103) aus dem Berechnungsmodell der FE-Simulation herausgenommen wird, ergibt sich eine zusätzliche erhebliche Einsparung an Rechenzeit.Alternatively or additionally, stored elements 203 can be removed from the FE simulation continuously or periodically. At the end of a period of time (e.g. after the braiding machine has been rotated), thread elements 203 lie on the core 102 and no longer move relative to the core 102, but are in contact both with the core 102 and with crossing thread elements 203. These elements can be removed from the model, saving the braided state (and the determined properties of the FEs 203). Because these removed elements 203 are no longer in the model, they do not have to be calculated in subsequent iterations of the FE simulation, and this saves computing time. Due to the fact that doing a relatively high number of contacts (Between the FEs 203 of different threads 103) is removed from the calculation model of the FE simulation, there is an additional significant saving in computing time.

Die Deaktivierung von Elementen 203, die auf dem Kern 102 abgelegt wurden kann periodisch (z.B. nach Durchführung einer kompletten Rotation der Flechtmaschine oder nach Zurücklegen einer vordefinierten Strecke durch den Kern 102) oder stetig (z.B. mit einer den FEs 203 entsprechenden Auflösung) erfolgen.Elements 203 that have been deposited on core 102 can be deactivated periodically (e.g. after a complete rotation of the braiding machine has been carried out or after a predefined distance has been covered by core 102) or continuously (e.g. with a resolution corresponding to FEs 203).

Nach Abschluss der Simulation des Flechtvorgangs können die gespeicherten entfernten Teile des Modells mit dem aktiven Teil in den entsprechenden
Positionen zusammengefügt werden, um ein komplett geflochtenes Modell des Geflechts 104 (und der Eigenschaften der FEs 203 des Geflechts 104) zu erhalten.After completing the simulation of the braiding process, the saved removed parts of the model can be moved to the corresponding ones with the active part
Positions are joined together to obtain a fully braided model of the braid 104 (and the properties of the FEs 203 of the braid 104).

Durch das Entfernen von FEs 203 aus der FE-Simulation kann sichergestellt werden, dass die Anzahl von FEs 203, die bei der FE-Simulation berücksichtigt und berechnet werden, über den gesamten Flechtvorgang auf relativ niedrigem Niveau konstant gehalten werden kann. Dies gilt insbesondere, wenn periodisch oder kontinuierlich FEs 203 beim Abrollen hinzugefügt und nach Ablegen entfernt werden. So kann die Simulationsdauer substantiell reduziert werden. Gleichzeitig kann weiterhin die Stabilität der Simulation und eine hohe Qualität des Simulationsergebnisses gewährleistet werden, da nur FEs 203 aus der FE-Simulation herausgenommen werden, deren Eigenschaften die Eigenschaften der FEs 203, die auf den Kern 102 abgelegt werden, noch nicht oder nicht mehr beeinflussen.By removing FEs 203 from the FE simulation, it can be ensured that the number of FEs 203 that are taken into account and calculated in the FE simulation can be kept constant at a relatively low level over the entire braiding process. This is especially true when periodically or continuously FEs 203 are added on unrolling and removed after dropping. In this way, the simulation time can be substantially reduced. At the same time, the stability of the simulation and a high quality of the simulation result can continue to be guaranteed, since only FEs 203 are removed from the FE simulation whose properties do not or no longer influence the properties of the FEs 203 that are placed on the core 102 .

3 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Ermittlung einer Eigenschaft eines ersten Fadens 103 in einem Geflecht 104. Das Geflecht 104 umfasst eine Vielzahl von Fäden 103 (z.B. 64 oder mehr Fäden). Der erste Faden kann ein beliebiger der Vielzahl von Fäden 103 sein. Insbesondere können anhand des Verfahrens 300 Eigenschaften der Vielzahl von Fäden 103 ermittelt werden. Das Geflecht 104 wird durch ein Flechtverfahren erstellt, bei dem der erste Faden 103 von einer Fadenrolle abgewickelt und mittels eines Flechtauges 101 auf einen Flechtkern 102 abgelegt wird. Dabei bewegt sich der Flechtkern 102 mit einer gewissen Geschwindigkeit durch das Flechtauge 101, so dass das Geflecht 104 auf dem Flechtkern 102 „wächst“. Das Geflecht 104 weist im Laufe der Durchführung des Flechtverfahrens unterschiedliche Fertigungszustände auf. Insbesondere kann das „Wachsen“ des Geflechts 104 auf dem Flechtkern 102 als Abfolge von aufeinanderfolgenden Fertigungszuständen betrachtet werden. 3 10 shows a flow chart of an exemplary method 300 for determining a property of a first thread 103 in a braid 104. The braid 104 comprises a multiplicity of threads 103 (eg 64 or more threads). The first thread can be any of the plurality of threads 103 . In particular, the method 300 can be used to determine properties of the multiplicity of threads 103 . The braiding 104 is created by a braiding process in which the first thread 103 is unwound from a thread spool and placed onto a braiding core 102 by means of a braiding eye 101 . The braided core 102 moves at a certain speed through the braided eye 101, so that the braid 104 “grows” on the braided core 102. The braiding 104 has different manufacturing states during the course of the braiding process. In particular, the “growth” of the braid 104 on the braid core 102 can be viewed as a sequence of successive manufacturing states.

Das Verfahren 300 umfasst das Bereitstellen 301 eines Berechnungsmodells für die Eigenschaft des ersten Fadens 103. Dabei beruht das Berechnungsmodell auf einer Aufteilung des ersten Fadens 103 in eine Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen 203. Insbesondere kann das Berechnungsmodell auf einer FE-Methode basieren. Für die einzelnen finiten Elemente 203 können sogenannte Ansatzfunktionen als Berechnungsmodell bereitgestellt werden, durch die die zu ermittelnde Eigenschaft der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen 203 (und damit die zu ermittelnde Eigenschaft des ersten Fadens 103 an unterschiedlichen Stellen des ersten Fadens 103) berechnet werden kann.The method 300 includes the provision 301 of a calculation model for the property of the first thread 103. The calculation model is based on a division of the first thread 103 into a large number of finite elements 203 arranged in a row. In particular, the calculation model can be based on an FE method. For the individual finite elements 203, so-called approach functions can be provided as a calculation model, through which the property to be determined of the multiplicity of finite elements 203 lined up in a row (and thus the property to be determined of the first thread 103 at different points of the first thread 103) can be calculated.

Das Verfahren 300 umfasst weiter das Ermitteln 302 einer Untermenge der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen 203 für einen ersten Fertigungszustand des Geflechts 104. Mit anderen Worten, es wird eine Untermenge / Teilmenge der FEs 203 des ersten Fadens 103 ermittelt, die für den ersten Fertigungstand des Geflechts 104 relevant sind. Dabei ist ein finites Element 203 der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen 203, das in dem ersten Fertigungszustand bereits auf dem Flechtkern 102 abgelegt wurde, nicht in der Untermenge enthalten. Mit anderen Worten, die Untermenge / Teilmenge der FEs 203 enthält nicht solche ein oder mehrere FEs 203 des ersten Fadens 103, die bereits auf dem Flechtkern 102 abgelegt wurden, und deren Eigenschaften sich beim ersten Fertigungszustand des Geflechts 104 nicht mehr ändern.The method 300 further includes determining 302 a subset of the plurality of finite elements 203 lined up in a row for a first production state of the mesh 104. In other words, a subset / subset of the FEs 203 of the first thread 103 is determined, which for the first production state of the Braid 104 are relevant. A finite element 203 of the plurality of finite elements 203 lined up next to one another, which was already placed on the braided core 102 in the first production state, is not included in the subset. In other words, the subset/subset of the FEs 203 does not contain one or more FEs 203 of the first thread 103 that have already been placed on the braiding core 102 and whose properties no longer change when the braiding 104 is first produced.

Das Verfahren 300 umfasst weiter das Berechnen (oder Ermitteln) 303 der Eigenschaft für die Untermenge der Vielzahl von aneinandergereihten finiten Elementen 203 anhand des Berechnungsmodells. Insbesondere wird in diesem Berechnungsschritt die Eigenschaft für die Untermenge von FEs 203 in dem ersten Fertigungszustand ermittelt. Zumindest für einen Teil der FEs 203 der Untermenge kann sich die Eigenschaft in späteren Fertigungszuständen des Geflechts 104 noch ändern. Andererseits kann die ermittelte Eigenschaft für einen anderen Teil der FEs 203 der Untermenge weitestgehend oder vollständig fixiert sein, so dass sich auch bei folgenden Fertigungszuständen keine Änderung der ermittelten Eigenschaft für diese FEs 203 ergibt. Bei diesen FEs 203 handelt es sich typischerweise um die bereits abgelegten FEs 203. Die ermittelte (konvergierte) Eigenschaft für diese FEs 203 kann gespeichert werden.The method 300 further includes calculating (or determining) 303 the property for the subset of the plurality of finite elements 203 lined up in a row using the calculation model. In particular, the property for the subset of FEs 203 in the first production state is determined in this calculation step. At least for some of the FEs 203 of the subset, the property can still change in later manufacturing states of the mesh 104 . On the other hand, the property determined for another part of the FEs 203 of the subset can be largely or completely fixed, so that there is no change in the property determined for these FEs 203 even in subsequent production states. These FEs 203 are typically the FEs 203 that have already been stored. The determined (converged) property for these FEs 203 can be stored.

Das Verfahren 300 kann für eine Vielzahl von aufeinander folgenden Fertigungszuständen des Geflechts 104 durchgeführt werden. Insbesondere kann die Eigenschaft der Vielzahl von FEs 203 für unterschiedliche aufeinander folgende Fertigungszustände ermittelt werden. Abgelegte FEs 203 können jeweils aus der Untermenge herausgenommen werden, und die in der abgeschlossenen Iteration berechneten Eigenschaftswerte können abgespeichert werden. Aus den gespeicherten Eigenschaftswerten der abgelegten FEs 203 können dann Eigenschaftswerte für unterschiedliche Abschnitte (FEs 203) des ersten Fadens 103 im Geflecht 104 ermittelt werden.The method 300 can be performed for a plurality of successive manufacturing states of the mesh 104 . Especially the property of the multiplicity of FEs 203 can be determined for different successive production states. Discarded FEs 203 can each be taken out of the subset and the property values calculated in the completed iteration can be saved. Property values for different sections (FEs 203) of the first thread 103 in the meshwork 104 can then be determined from the stored property values of the stored FEs 203 .

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.

Claims

Method (300) for determining a property of a first thread (103) in a braid (104); the braid (104) comprising a plurality of threads (103); the braiding (104) being created by a braiding process in which the first thread (103) is unwound from a thread spool and placed onto a braiding core (102) by means of a braiding eye (101); wherein the braid (104) has different manufacturing states during the course of the braiding process; the method (300) comprising - Providing (301) a calculation model for the property of the first thread (103); wherein the calculation model is based on a division of the first thread (103) into a large number of finite elements (203) arranged in a row; - determining (302) a first subset of the plurality of lined-up finite elements (203) for a first manufacturing state of the mesh (104); wherein a finite element (203) of the plurality of lined-up finite elements (203), which was already deposited on the braided core (102) in the first manufacturing state, is not included in the first subset; and - Calculating (303) the property for the first subset of the plurality of finite elements (203) lined up in a row using the calculation model.

Method (300) according to claim 1 , wherein a finite element (203) of the plurality of finite elements (203) arranged in a row, which has not yet been unwound from the spool of thread in the first manufacturing state, is not contained in the first subset.

Method (300) according to any one of the preceding claims, wherein the method (300) comprises - determining (302) different subsets of the plurality of finite elements (203) lined up in a row for corresponding different manufacturing states of the mesh (104); and - Calculating (303) the property for the different subsets of the multiplicity of finite elements (203) lined up in a row using the calculation model.

Method (300) according to claim 3 , wherein - as part of the braiding process, the braiding core (102) is moved further through the braiding eye (101) in order to create the braid (104); - in the course of the braiding process, different sections of the plurality of finite elements (203) lined up in a row are guided past the braiding eye (101); - the different stages of manufacture comprise successive stages of manufacture with an increasing degree of completion of the mesh (104); and - the different subsets correspond to different sections of the plurality of finite elements (203) lined up in a row, which are located in the immediate vicinity of the braiding eye (101) at the respective corresponding production stage.

Method (300) according to claim 4 , further comprising, - determining a finite element (204) which is contained in the subset of a current production state, but is not contained in the subset of a production state following the current production state; and - storing the computed property of the finite element (204).

Method (300) according to one of the preceding claims, in which the determination (302) and the calculation (303) are repeated iteratively for a multiplicity of successive manufacturing states of the mesh (104) in order to determine the property for the first thread (103) to be determined in the braid (104).

Method (300) according to claim 6 , wherein a subset for a current production state is determined anew in each iteration step or after a predefined number of iteration steps in order to select one or more finite elements (203) that were deposited on the braided core (102) in a previous production state from the subset for to remove the current production state.

Method (300) according to one of the preceding claims, wherein - in the first manufacturing state, a first finite element (204) of the plurality of lined up finite elements (203) dividing the plurality of concatenated finite elements (203) into a first set of finite elements (203) and a second set of finite elements (203); - the first set comprises the finite elements (203) which have not yet been deposited on the braided core (102); - the second set comprises the finite elements (203) already deposited on the braided core (102); and - the first subset does not include the finite elements (203) of the second set that have a distance to the first finite element (204) equal to or greater than a predefined minimum distance.

Method (300) according to any one of the preceding claims, wherein the property of a finite element (204) of the first thread (103) comprises one or more of, - a position of the finite element (204) within the mesh (104); - An orientation of the first thread (103) relative to an axis of the braiding core (102); - a distance of the first thread (103) to another thread (103) of the plurality of threads (103); - a tension along the first thread (103); - a contact force to a crossing thread (103) of the plurality of threads (103) of the braid (104); and or - a contact force to the braided core (102).

Method (300) according to any one of the preceding claims, wherein - the calculation model takes into account one or more boundary conditions; - the boundary conditions include: a movement speed of the braiding core (102), a shape of the braiding core (102), a shape of the braiding eye (101), a rotational speed of the thread spool, a thread tension when the first thread (103) is unwound from the thread spool, a change a geometry of the braiding eye (101) over time, a movement of the braiding eye (101) and/or a direction of movement of the first thread (103) around the braiding eye (101).