{"id":19678,"date":"2020-03-13T08:38:15","date_gmt":"2020-03-13T07:38:15","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=19678"},"modified":"2020-03-12T08:43:35","modified_gmt":"2020-03-12T07:43:35","slug":"neuartiger-shakeraufbau-im-fraunhofer-lbf-mit-beschleunigungen-bis-1000g","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=19678","title":{"rendered":"Neuartiger Shakeraufbau im Fraunhofer LBF mit Beschleunigungen bis 1000g"},"content":{"rendered":"

Forschende am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Betriebsfestigkeit und Systemzuverl\u00e4ssigkeit LBF bringen Bauteile mittels Resonanz\u00fcberh\u00f6hungstests an ihre Grenzen. Mit einem neuartigen Versuchsaufbau k\u00f6nnen sie Komponenten mit sehr viel h\u00f6heren Beschleunigungen harmonisch monofrequent anregen als bisher. M\u00f6glich wird das, da der Pr\u00fcfaufbau in Resonanz betrieben und zuvor numerisch simuliert wird. Die Anregungsfrequenz legt das Fraunhofer-Team dabei durch gezieltes Pr\u00fcfaufbaudesign in Verbindung mit dem Pr\u00fcfbauteil je nach Kundenwunsch fest. So ist es m\u00f6glich, mit vergleichsweise wenig Energie kleine Bauteile mit bis zu 1000g sinusf\u00f6rmig mit einer hohen Schwingspielzahl zu belasten. Das spart Zeit und Kosten. <\/strong><\/p>\n

Bauteile m\u00fcssen extremen Belastungen standhalten. Insbesondere bei Elektronikbauteilen, die in der N\u00e4he von schnelldrehenden Elektromotoren verbaut sind, k\u00f6nnen hohe Beschleunigungen auftreten. Am Fraunhofer LBF k\u00f6nnen Pr\u00fcflinge mittels Resonanz\u00fcberh\u00f6hungstests mit mehr als zehnmal h\u00f6heren Beschleunigungen getestet werden als bei einem herk\u00f6mmlichen Shakeraufbau. M\u00f6glich macht dies die breite Aufstellung des Fraunhofer LBF in den Bereichen Umweltsimulation, Betriebsfestigkeit, numerische Simulation und individueller komplexer Bauteilfertigung.<\/p>\n

In ihrer Testanordnung erweitern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Darmst\u00e4dter Institut einen Shaker durch einen Resonanzaufbau, was es erm\u00f6glicht, die Anlage und den Pr\u00fcfling bei einer gew\u00fcnschten Frequenz in Resonanz zu betreiben. Au\u00dferdem werden die auf den Pr\u00fcfapparat wirkenden Kr\u00e4fte durch Leichtbau der bewegten Massen niedrig gehalten. So erreichen die Forschenden mit vergleichsweise wenig Aufwand Beschleunigungen von bis zu 1000g bei einer harmonischen Anregung.<\/p>\n

Exakte Auslegung durch numerische Simulation<\/strong><\/p>\n

Zur optimalen Auslegung des Gesamtaufbaus f\u00fchrt das LBF-Team vorab eine numerische Simulation durch. So k\u00f6nnen verschiedene Parameter des Aufbaus genau abgesch\u00e4tzt werden, die f\u00fcr die Resonanzfrequenz entscheidend sind. Das Besondere daran betont Thomas Pfeiffer, der den Testaufbau am Fraunhofer LBF betreut: \u00bbWir k\u00f6nnen hier als Anbieter von Umweltsimulationen in der Abteilung auf eine Gruppe zur\u00fcckgreifen, die sich mit numerischen Analysen besch\u00e4ftigt. Je nach Bedarf k\u00f6nnen wir das numerische Modell zus\u00e4tzlich mithilfe des individuellen Aufbaus experimentell validieren.\u00ab Durch die Simulation l\u00e4sst sich dann vorab die Belastung der einzelnen Pr\u00fcfaufbaukomponenten absch\u00e4tzen. So wird sichergestellt, dass sich die gew\u00fcnschte Pr\u00fcfdauer erreichen l\u00e4sst. In einem Validierungsexperiment k\u00f6nnen die Forschenden die Simulation weiter verbessern und die maximal m\u00f6gliche \u00dcberh\u00f6hung der Beschleunigung gegen\u00fcber der maximalen Beschleunigung des Shakers absch\u00e4tzen.<\/p>\n

Anregung in Resonanz<\/strong><\/p>\n

Die langj\u00e4hrige Erfahrung im Bereich dynamischer Lastaufpr\u00e4gung erm\u00f6glicht es dem Fraunhofer LBF, bewegte Teile pr\u00e4zise und bedarfsgerecht f\u00fcr die jeweiligen Belastungen auszulegen. Mithilfe der eigenen Lasersinteranlage kann das Institut komplexe Teile des Resonanzaufbaus als monolithischen Block konstruieren. Das spart Gewicht und reduziert somit die Belastung des Shakers. Ebenso erh\u00f6ht sich die Belastbarkeit des Pr\u00fcfaufbaus in Resonanz. \u00bbF\u00fcr die harmonische Anregung des Pr\u00fcflings k\u00f6nnen wir je nach Kundenwunsch eine feste Frequenz bei geforderter Beschleunigung einhalten oder eine maximale Beschleunigungsamplitude mit Frequenznachf\u00fchrung in vorgegebenen Grenzen aufpr\u00e4gen\u00ab, erkl\u00e4rt Pfeiffer.
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\nPr\u00fcfaufbau in Leichtbauweise<\/strong><\/p>\n

Je nach Anwendung und Einsatz des zu pr\u00fcfenden Bauteils kann eine auf bis zu ein Hertz genaue Anregung \u00fcber eine hohe Schwingspielzahl erforderlich sein. Durch numerische Vorauslegung, Leichtbauweise und Resonanzaufbau k\u00f6nnen diese Voraussetzungen am Pr\u00fcfstand umgesetzt werden. Dabei wird die Beschleunigungsamplitude nach Vorgabe auf das Testobjekt geregelt. Es besteht ebenfalls die M\u00f6glichkeit, bei geringf\u00fcgig variabler Frequenz, eine maximale Beschleunigung in Resonanz anzuregen, indem die Frequenz nachgef\u00fchrt wird. Der Fokus des Tests liegt hierbei auf der hohen Beschleunigungsamplitude, mit welcher das Bauteil belastet werden soll. In der Praxis erprobt hat die neuen Testm\u00f6glichkeiten bereits die Firma C. & E. Fein GmbH. \u201eDurch das Zusammenspiel verschiedener Fachdisziplinen am Fraunhofer LBF ist es m\u00f6glich, Testspezifikationen nach unseren W\u00fcnschen zu gestalten, vorhandene Pr\u00fcfmaschinen auszureizen und au\u00dferhalb von Normspezifikationen zu testen. Durch die enge l\u00f6sungsorientierte Zusammenarbeit k\u00f6nnen Zielsetzungen situativ angepasst und umgesetzt werden\u201c, sagt Dr. Mark Heilig, zust\u00e4ndig f\u00fcr Technische Analyse\/Systems analysis bei der C.& E. Fein GmbH.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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