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Kennwerte umfassend ermitteln

Werkstofflabor erlaubt Gesamtcharakterisierung von Metallen und Kunststoffen

Die Ergebnisse statistischer, dynamischer und thermochemischer Prüfungen sind die Basis für eine umfassende Charakterisierung von Werkstoffen und für eine erfolgreiche Produktentwicklung. Der Entwicklungsdienstleister ARRK Engineering hat jetzt ein eigenes Werkstofflabor eingerichtet. Die im Versuch gewonnenen Erkenntnisse sollen in Materialkarten übertragen werden, um so die Simulationsmodelle für Struktur- und Crash-Berechnungen zu optimieren.

Um Werkstoffe für den gewünschten Einsatzzweck nutzbar zu machen, muss ihr Verhalten unter verschiedenen mechanischen und klimatischen Bedingungen untersucht werden„Im Vorfeld der Entwicklung unserer Strategie 2020 haben wir Interviews mit unseren Kunden geführt. Die Einrichtung eines eigenen Werkstofflabors, in dem sich nahezu alle Materialien, auch Verbundwerkstoffe und Materialverbindungen, charakterisieren lassen, ist die logische Schlussfolgerung aus dem ermittelten Bedarf“, legt Anne-Claire Höppner, Bereichsleiterin Erprobung & Versuch sowie Leiterin des Center of Competence (CoC) Material Testing & Simulation bei ARRK Engineering, dar. Im Rahmen verschiedenster Projektlandschaften, vorrangig im Bereich der automobilen Werkstoffentwicklung, konnte in den letzten Jahrzehnten eine fundierte fachliche Expertise im Bereich Werkstoffe hausintern aufgebaut werden, so dass die Spezialisten von ARRK Engineering auf ein umfassendes Know-how im Umgang mit den Maschinen und ein breites Wissen über das Materialverhalten von Elastomeren, Thermoplasten, Faserverbunden, Klebstoffen, Oberflächen und Metallen zurückgreifen können. Die Möglichkeit im hauseigenen Labor des Entwicklungsdienstleisters eigenverantwortlich Versuche durchzuführen, schafft nun optimale Bedingungen, um die Zusammenarbeit mit einem breiten Kundenspektrum zu intensivieren.

Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine für dynamische Charakterisierung von Composite-Materialien

Um sowohl die Kennwerte von Metallen als auch von Kunststoffen umfassend ermitteln zu können, wurde der bereits vorhandene Maschinenpark erweitert. Zu den angebotenen Leistungen gehört neben der Probenherstellung und der Vorbereitung nach Norm auch die Durchführung von Versuchen zur mechanischen Werkstoffprüfung einschließlich quasi-statischer sowie dynamischer Kennwertermittlung. „Wir erfassen unter anderem richtungsabhängige Spannungen, die Druck- und Zugfestigkeit, die maximale Schubverformung oder die Kerbschlagzähigkeit“, berichtet Höppner. „Um auch Composite-Materialien dynamisch charakterisieren zu können, steht uns ab Anfang 2017 zudem eine Zwick HTM 16020-Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine zur Verfügung.“ Im Rahmen der thermochemischen Prüfungen können Aushärtegrad, Faservolumen- beziehungsweise Füllstoffgehalt untersucht werden. Darüber hinaus bietet ARRK Engineering Möglichkeiten der Umweltsimulationen, sowie die Prüfung von lösbaren und unlösbaren Verbindungen. Ein besonderer Schwerpunkt wurde hierbei auf Klebstoffe gelegt, da diese noch wenig erforscht sind. So lassen sich beispielsweise die Ausdehnung bei Wärme, die Viskosität und der Gelpunkt sowie die Glasübergangs- und die Kristallisationstemperatur beschreiben.

Prognosefähige Materialkarten für Struktur- und Crash-Berechnungen

„Mit unserem Leistungsspektrum decken wir alle Prüfungen ab, die insbesondere für die Automobilindustrie relevant sind“, resümiert Roman Sternagel, Gruppenleiter für den Bereich Werkstoffprüfung. „Der nächste Schritt ist, die gesammelten Erkenntnisse für die Simulation aufzubereiten. So können wir unseren Kunden eine umfassende Lösung anbieten.“ Dazu werden die Kennwerte prozessoptimiert in geeignete Computermodelle eingearbeitet, um prognosefähige Materialkarten zu erstellen. Diese sind beispielsweise für die Struktur- oder Crash-Berechnungen während der Entwicklung von Bauteilen erforderlich. „Die Überführung in eine solche Karte ist komplex, da zunächst einmal geklärt werden muss, welche Software und welches Materialmodel sich überhaupt dafür eignet, um das Verhalten realitätsnah zu beschreiben“, ergänzt Sternagel. Das langfristige Ziel ist es, eine Datenbank anzulegen, in der die verschiedenen Materialien so umfassend wie möglich charakterisiert sind. Als Basis dafür wurde bereits mit der Untersuchung ausgewählter Werkstoffe begonnen.

Medium

KEM Konstruktion

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Veröffentlichung

Sonderausgabe Automobilkonstruktion

S1/2017

10.05.2017

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