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Fraunhofer und Bosch entwickeln Lebensdauerberechnung von Leichtbauwerkstoffen

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) entwickeln gemeinsam mit der Robert Bosch GmbH und weiteren Partnern neue Methoden zur Lebensdauerabschätzung von Leichtbaukomponenten. Ziel ist es, Verfahren und Wege zu bestimmen, mit denen die Lebensdauer von Strukturkomponenten aus Kunststoffen oder anderen Verbundmaterialien zuverlässig abgeschätzt werden kann. Diese Verfahren müssen dann Einflüsse wie multiaxiale Belastungen, Temperaturunterschiede und aggressiven Flüssigkeiten bei ihrer Berechnung berücksichtigen können. Erste Ergebnisse des BMBF-Projektes (Bundesministerium für Bildung und Forschung) wurden auf der Fachmesse Composite Europe in Essen präsentiert.

Um Versuchsprogramme und -verfahren zur Lebensdauerabschätzung von Kunststoffen standardisieren und verkürzen zu können, kombinieren die Forscher Werkstoff-Know-how und Simulationstechnologie. So stellen sie beispielsweise bei der Festigkeitsbewertung numerisch ermittelte Beanspruchungen lebensdauerspezifischen Beanspruchbarkeiten gegenüber, die durch Proben und/oder Bauteilversuche bestimmt wurden. Zudem untersuchen sie an bauteilähnlichen Proben aus thermoplastischen Werkstoffen das Werkstoffverhalten in Abhängigkeit von Material, Geometrie, Fertigungs- und Umwelteinflüssen (Temperatur, Benzin, Öl) - Parameter, die die Schwingfestigkeit und damit auch die Lebensdauer von Bauteilen maßgeblich beeinflussen. So wollen die Projektpartner das Werkstoffverhalten und die Wirkungszusammenhänge zwischen Beanspruchung und Umwelteinflüssen nachbilden und charakterisieren.

"Ziel der werkstoffspezifisch angepassten Simulation ist es, die Alterung und die Auswirkungen verschiedener Umwelteinflüsse auf Kunststoffbauteile bereits im Entwicklungsprozess zu berücksichtigen" sagt Andreas Büter, Leiter des Kompetenzcenters Betriebsfester Leichtbau am Fraunhofer LBF. "Im Fahrzeugbau können so, auch beim Einsatz von neuen Werkstofftechnologien Entwicklungszyklen beschleunigt, Unsicherheiten bei der Dimensionierung reduziert und dabei die Kosten für Konstruktions- und Bauteiländerungen gesenkt werden."
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