{"id":18090,"date":"2019-12-09T10:56:54","date_gmt":"2019-12-09T09:56:54","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=18090"},"modified":"2019-12-09T10:56:54","modified_gmt":"2019-12-09T09:56:54","slug":"schwingfestigkeitsdatenbank-hilft-kunststoffbauteile-nachhaltig-auszulegen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=18090","title":{"rendered":"Schwingfestigkeitsdatenbank hilft Kunststoffbauteile nachhaltig auszulegen"},"content":{"rendered":"

Daten gelten als der neue Rohstoff, \u201eBig Data\u201c ist in aller Munde. Dass die Nutzung von umfassendem Datenmaterial auch bei der Entwicklung von Kunststoffbauteilen in hohem Ma\u00dfe sinnvoll ist, will das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Betriebsfestigkeit und Systemzuverl\u00e4ssigkeit LBF im kommenden Jahr in einem internen Forschungsvorhaben zeigen. Ziel ist, mit Hilfe einer umfangreichen Datenbasis Wirkzusammenh\u00e4nge von Schwingfestigkeitseigenschaften bei Kunststoffen abzuleiten. Im Vorfeld haben die Wissenschaftler bereits s\u00e4mtliche Schwingfestigkeitskennwerte aus Ver\u00f6ffentlichungen, \u00f6ffentlich gef\u00f6rderten Projekten und Auftragsforschungen in einer Datenbank zusammengetragen. Sie enth\u00e4lt mittlerweile 7.500 gepr\u00fcfte Proben. S\u00e4mtliche schwingfestigkeitsbeeinflussenden Kennwerte sind darin ber\u00fccksichtigt, was eine detaillierte Auswertung erm\u00f6glicht. <\/strong><\/p>\n

Bei der Produktion von hochbelasteten Strukturbauteilen aus thermoplastischem Kunststoff dr\u00e4ngt die verarbeitende Industrie auf immer k\u00fcrzere Entwicklungszeiten. Voraussetzung, um den zuverl\u00e4ssigen Betrieb des Bauteils in einer fr\u00fchen Phase der Entwicklung absch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen, ist die umfangreiche Kenntnis der Schwingfestigkeitseigenschaften unter verschiedenen Einflussfaktoren erforderlich. Jedoch fehlen den Entwicklern oft die dazu notwendigen Materialkennwerte, oder sie sind nicht \u00f6ffentlich zug\u00e4nglich. Mitunter ist auch die \u00dcberlagerung der \u00e4u\u00dferen Einflussfaktoren und der mechanischen Belastung sehr komplex, sodass auch hier keine Materialkennwerte verf\u00fcgbar sind. \u00bbWerden Materialkennwerte zur betriebsfesten Auslegung eines Bauteils ohne Ber\u00fccksichtigung der lokalen Gegebenheiten oder ohne statistische Bewertung abgesch\u00e4tzt, so besteht die Gefahr, die Lebensdauer beim \u00dcbertrag auf das Bauteil zu \u00fcbersch\u00e4tzen\u00ab, betont Dominik Spancken, der das Projekt im Fraunhofer LBF betreut.<\/p>\n

H\u00e4ufig fehlen n\u00f6tige Materialkennwerte zur Ermittlung der Schwingfestigkeit <\/strong><\/p>\n

Besteht das Bauteil die geforderte Lebensdauer im Freigabeprozess nicht, muss der gesamte Produktentwicklungsprozess erneut durchlaufen werden. Dies erfordert einen enormen Aufwand bei Rohmaterialien, Energie und Zeit. Im Sinne einer ressourceneffizienten Bauteilauslegung von Strukturbauteilen ist der Einsatz numerischer Simulationsprozesse weit verbreitet, da auf diese Weise Prototypen oder Prozessoptimierungen virtuell entstehen. So wird iterativ die bestm\u00f6gliche Form des Bauteils bestimmt. Um diesen numerischen Prozess so genau wie m\u00f6glich abzubilden, sind exakte Kenntnisse \u00fcber das zu verwendende Material Voraussetzung.<\/p>\n

Wichtiger Beitrag zur Ressourceneffizienz<\/strong><\/p>\n

Besonders f\u00fcr die Lebensdauerabsch\u00e4tzung existieren nur vereinzelt wenige Datenpunkte f\u00fcr allgemeine F\u00e4lle. Eine Datenbank mit Schwingfestigkeitskennwerten von Kunststoffen liefert daher einen wichtigen Beitrag zur Ressourceneffizienz. Strukturbauteile aus thermoplastischen Kunststoffen lassen sich mit Hilfe der Erkenntnisse aus der Datenbank zuverl\u00e4ssiger und schneller auslegen, h\u00f6here Entwicklungsziele k\u00f6nnen in k\u00fcrzerer Zeit erreicht werden. Auch Iterationsschritte zur Auswahl des Werkstoffes und zur Geometrie des Bauteils werden vermieden. Dar\u00fcber hinaus ist es m\u00f6glich, deren Leichtbaupotenzial deutlich besser auszunutzen, und Bauteile k\u00f6nnen deutlich leichter als bisher gestaltet werden. Das spart – bei geringerem Materialeinsatz – Rohstoffe und verringert bei Anwendungen in der Elektromobilit\u00e4t den Energieverbrauch und erh\u00f6ht die Reichweite.<\/p>\n

Das \u00fcbergeordnete Ziel des Forschungsvorhabens ist es, bis Ende 2020 die Wirkzusammenh\u00e4nge der lokalen Gegebenheiten der untersuchten Eigenschaften auf die W\u00f6hlerlinien beschreibenden Parameter wie Neigung, Aufpunkt und Streuma\u00df zu bestimmen und untereinander zu vergleichen. Mit Hilfe der zusammengetragenen Daten wollen die Wissenschaftler im Fraunhofer LBF Abminderungsfaktoren auf die Schwingfestigkeitseigenschaften von thermoplastischen Kunststoffen erarbeiten. Dazu planen sie, den Einfluss der Umgebung, des Materials, des Herstellverfahrens, der Geometrie und der Belastung zu ber\u00fccksichtigen, wobei jeder schwingfestigkeitsbeeinflussenden Eigenschaft ein Abminderungsfaktor zugewiesen wird. Ebenfalls ber\u00fccksichtigen wollen die Darmst\u00e4dter Forscher m\u00f6gliche Wechselwirkungen schwingfestigkeitsbeeinflussender Eigenschaften untereinander, die eine verbessernde oder stark verschlimmernde Wirkung besitzen.Das Fraunhofer LBF<\/strong> in Darmstadt steht seit \u00fcber 80 Jahren f\u00fcr Sicherheit und Zuverl\u00e4ssigkeit von Leichtbaustrukturen<\/strong>. Mit seinen Kompetenzen auf den Gebieten Betriebsfestigkeit, Systemzuverl\u00e4ssigkeit, Schwingungstechnik und Polymertechnik bietet das Institut heute L\u00f6sungen f\u00fcr drei der wichtigsten Querschnittsthemen der Zukunft: Systemleichtbau, Funktionsintegration und cyberphysische maschinenbauliche Systeme. Im Fokus stehen dabei L\u00f6sungen f\u00fcr gesellschaftliche Herausforderungen wie Ressourceneffizienz und Emissionsreduktion sowie Future Mobility, wie die Elektromobilit\u00e4t und das autonome, vernetzte Fahren. Umfassende Kompetenzen von der Datenerfassung realen betrieblichen Feldeinsatz \u00fcber die Datenanalyse und die Dateninterpretation bis hin zur Ableitung von konkreten Ma\u00dfnahmen zur Auslegung und Verbesserung von Material-, Bauteil- und Systemeigenschaften bilden daf\u00fcr die Grundlage. Die Auftraggeber kommen u.a. aus dem Automobil- und Nutzfahrzeugbau, der Schienenverkehrstechnik, dem Schiffbau, der Luftfahrt, dem Maschinen- und Anlagenbau, der Energietechnik, der Elektrotechnik, der Medizintechnik sowie der chemischen Industrie. Sie profitieren von ausgewiesener Expertise der gut 400 Mitarbeiter und modernster Technologie auf mehr als 17 900 Quadratmetern Labor- und Versuchsfl\u00e4che.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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