Das Ingenieurbüro Merkle und Partner hat ein neues Simulationsverfahren zur genaueren Auslegung crashsicherer, komplexer Leichtbaustrukturen entwickelt. Es entstand im Rahmen eines Forschungsprojekts, an dem drei Industriepartner – Merkle & Partner, Fiedler Optoelektronik, Keim Kunststofftechnik – und zwei Forschungseinrichtungen – Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Hochschule Aalen – Institute of Polymer Science and Processing (iPSP, Prof.Dr.-Ing. Achim Frick) – beteiligt waren.

Das Projekt „Entwicklung eines neuartigen Systems zur Herstellung von effizienten Leichtbaustrukturen“ (Molli) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert. Koordiniert und betreut wurde das Kooperationsvorhaben von der Innovationsberatung EurA. Ziel des Vorhabens war, ein Messsystem zum zuverlässigen und schnellen Ermitteln dehnratenabhängiger Werkstoffkennwerte aufzubauen. Damit sollte eine bessere Qualität beim Berechne der Bauteile erreicht werden.

Im Laufe der Forschungsarbeite entstand ein stark verbesserter Messaufbau, der auch bei sehr schnellen Verformungsvorgängen robuste und reproduzierbare Messergebnisse erzeugt. Mit dem integrierten optischen System können Verschiebungsfelder erfasst werden. So lassen sich lokale Dehnungen messen und beispielsweise zum Bestimmen der Querkontraktion einsetzen.

Mit dem System können dehnratenabhängige Werkstoffkennwerte für Materialien wie Stahl, Aluminium, Kunststoffe, faserverstärkte Kunststoffe (FVK) und Elastomere experimentell bestimmt werden. Diese dienen anschließend als Grundlage zum numerischen Berechnen von Stoß- und Fallvorgängen, des Crash-Verhaltens und für Containment-Simulationen. Die realitätsnahe Finite-Elemente-basierte Simulation ist wiederum Voraussetzung für die Entwicklung sicherer und gleichzeitig leichter Crash-Strukturen.

Insgesamt hat das Kooperationsprojekt ein Messsystem zum zuverlässigen und schnellen Ermitteln dehnratenabhängiger Werkstoffkennwerte hervorgebracht. Diese Daten lassen sich in Simulationsrechnungen implementieren und ermöglichen die Unterstützung bei der Entwicklung neuartiger Strukturen, so etwa im Leichtbau.

Bild oben: Messaufbau Schnellzerreißmaschine (Quelle: EurA AG)


Quelle und weitere Infos: Pressebox, Autocad Magazin

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