Langzeit-Werkstoffdaten für die Simulation

Das SKZ und CAE-Experte Part Engineering entwickeln Lösungen zur Langzeitauslegung von Kunststoffbauteilen; das Ziel sind Werkstoffdaten für die Simulation.

Neue Prüfkonzepte und Werkstoffmodelle zur aufwandsoptimierten Langzeitauslegung von Kunststoffbauteilen haben die beiden Partner bei ihrem gemeinsamen Entwicklungsprojekt im Blick. Der gezielte Einsatz zeitsparender Prüfmethoden und neuartiger Werkstoffmodelle sollen Zeitaufwand und Kosten drastisch reduzieren. Die intelligente Verarbeitung ausgewählter Werkstoffdaten zur akkuraten und umfassenden Beschreibung des Langzeit-Verformungs- und -Versagensverhaltens von Kunststoffen soll für Effizienzsteigerung und Benutzerfreundlichkeit sorgen.

Heute ist die Beschaffung von Langzeit-Werkstoffdaten für die Simulation von Kunststoffbauteilen ist für Berechnungsingenieure und Konstrukteure oft eine große Herausforderung. Valide und aussagekräftige Daten zum Langzeit-Verformungsverhalten (Kriechkurven) und -Versagensverhalten (Zeitstandkurven) sind in vielen Fällen nicht vorhanden. Grund dafür ist der große Aufwand, um diese Daten experimentell zu ermitteln. Denn die erforderlichen Langzeit-Kriechversuche sind sehr zeit- und kostenintensiv.

Mit dem kürzlich gestarteten zweijährigen Entwicklungsvorhabens wollen Part Engineering, Bergisch Gladbach, und das SKZ dieses Thema angehen und Lösungen entwickeln. Das Vorhaben zielt einerseits darauf ab, die erforderlichen Prüfmethoden effizienter zu gestalten und zu automatisieren. Diese Fortschritte sollen Prüfzeiten und -kosten erheblich reduzieren. Das SKZ wendet hierzu unter anderem die sogenannte Stepped Isostress Method (SSM) an, ein beschleunigter Kriechversuch mit Spannungsstufen.

Part Engineering entwickelt eine Methode, um Kriechkurven auch auf Basis von wenigen Werkstoffdaten zu berechnen. Hierzu werden mathematische Werkstoffmodelle eingesetzt. Als Hauptziel des Vorhabens streben beide Partner an, das Langzeit-Verformungsverhalten bis zum Versagenszeitpunkt komplett abzubilden. Als Ergebnis liegen somit Kriechkurven vor, die nicht nur das langzeitige Verformungsverhalten, sondern auch den Versagenseintritts beschreiben.

„Die Ergebnisse werden in unsere Softwareprodukte einfließen und den Nutzen für unsere Kunden erhöhen. Dabei legen wir besonderen Wert darauf, dass die Ergebnisse in einfacher Weise nutzbar gemacht werden“, sagt Dr. Wolfgang Korte, Geschäftsführer bei Part Engineering. „Unser Anspruch als Softwareanbieter ist es, durch eine intelligente Verarbeitung bereits existierender Werkstoffdaten einen spürbaren Mehrwert in Form von Aussagekraft oder Datenabdeckung der Simulation zu erzielen.“

„Auch wenn gar keine Daten vorliegen, wollen wir Unternehmen befähigen, diese mit minimalem Aufwand zu generieren. Unsere langjährige Erfahrung mit zeitraffenden mechanischen Prüfungen fließt in die Optimierung der Prüfmethodik für die industrielle Praxis ein“, erklärt Dr. Kurt Engelsing, Geschäftsfeldleiter Bauteileigenschaften am SKZ. „Dabei legen wir besonderen Wert auf eine automatisierte Auswertung zur Steigerung der Effizienz und einfachen Handhabung für den Anwender. Die neuen Werkstoffmodellen eröffnen den Unternehmen somit deutliche Zeit- und Kostenvorteile bei der Langzeitauslegung ihrer Kunststoffbauteile.“

sk