Im Ergebnis der Projektarbeiten können Elastomerbauteile zukünftig vorhersagegenauer und zielgerichteter bezüglich der Lebensdauer im Einzelfall konstruiert werden. Denn mit den entwickelten Methoden und Tools lässt sich der Entwicklungs- und Prüfaufwand erheblich reduzieren. Dies führt zu geringerem Energieverbrauch und schont die Ressourcen.
Ziel des übergeordneten Forschungsvorhabens ist es, ein besseres Verständnis der Ermüdungs-, Verschleiß- und Alterungsmechanismen von Elastomeren zu erlangen und diese Erkenntnisse in fertigungstechnische und konstruktive Maßnahmen umzusetzen.
Für den hier im Mittelpunkt stehenden Spritzgussprozess sind eine optimierte Prozesssteuerung zur Erhöhung der Lebensdauer von Elastomerbauteilen und zuverlässige Vorhersagemethoden zur konstruktiven Verbesserung dieses Verfahrensschrittes zu erarbeiten.
Vorgehensweise und Ergebnisse:
- Die Spritzgusssimulation gilt als ein zentraler Punkt in der Auslegung von Formen zur Fertigung von Metallgummiartikeln. Bisher werden dafür 2,5-dimensionale Programme als Simulationswerkzeuge eingesetzt. Im betrachteten Unternehmen waren schon 3-dimensionale Simulationsprogramme für CFD (Computational Fluid Dynamics) für die Auslegung des Verteilersystems und den Befüllvorgang im Einsatz. Es ist nun gelungen, dieses Tool hinsichtlich Prozessparameter, die Aspekte der Lebensdauer berücksichtigen, zu optimieren.
- Für die Schädigungsrechnung wird derzeit eine standardisierte Berechnungsmethode angewandt, die sich auf einen vom Kunden vorgegebenen Belastungszeitverlauf am Bauteil bezieht. Der Schädigungsparameter ist dabei die „Hauptnormaldehnung“ bzw. die Hysteresefläche zur Lokalisierung des Ortes maximaler Schädigung. Es wurde ein benutzerfreundliches Software-Tool zur Visualisierung der relativen Schädigung im Finite Element-Modell entwickelt, dass den Entwicklungs- und Prüfaufwand erheblich reduziert. Ferner wurde das Omissionsverfahren erprobt, mit dem die Betriebsfestigkeitsprognose ohne Schädigungsrechnung erfolgen kann.
