Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Werkstoff- und Fließmodelle für naturfaserverstärkte Spritzgießmaterialien für den praktischen Einsatz in der Automobilindustrie; Teilvorhaben 5: Werkstoffprüfung

Anschrift
Forschungsgesellschaft Kunststoffe e.V. - Deutsches Kunststoff-Institut
64289 Darmstadt
Schloßgartenstr. 6
Kontakt
Dr. Florian Becker
Tel: +49 6151 16-70378
E-Mail: fbecker@dki.tu-darmstadt.de
FKZ
22005911
Anfang
01.07.2011
Ende
30.06.2012
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Teilprojekts „Materialprüfung" ist die Entwicklung von Prüfmethoden für Untersuchung des mechanischen Materialverhaltens von naturfaserverstärkten Thermoplasten. Hier stehen besonders die Eigenschaften bei hohen Deformationsgeschwindigkeiten im Vordergrund. Ausgehend von den Erfahrungen mit klassichen glasfaserverstärkten Thermoplasten muss bei der Entwicklung der Prüfmethodik auf die Besonderheiten naturfaserverstärkter Materialien eingegangen werden. Auch müssen mit der neuen Methodik auf anisotrope Effekte erfasst werden können, um das Materialverhalten vollständig zu verstehen. Die Materialkennwerte werden dann in anderen Teilprojekten aufgegriffen und in der FEM verwendet. Das Teilprojekt kann in mehrere Arbeitspunkte unterteilt werden. Zu Beginn steht die Entwicklung einer Prüfvorrichtung. Dies ist erforderlich, da diese Materialien bei verschiedenen Geschwindigkeiten untersucht werden sollen und dazu unterschiedliche Prüfanlagen zum Einsatz kommen. Um Einflüsse aus den Prüfanlagen zu vermeiden sind Anpassungen erforderlich. Im nächsten Schritt werden die Materialien geprüft. Der letzte Schritt ist die lokale Auswertung der durchgeführten Versuche. Da klassisch ermittelte Kennwerte nicht für die mechanische Simulation verwendet werden können ist mit Blick auf die zu erwartenden Eigenschaften der Materialien die Entwicklung neuer mathematischer Methoden erforderlich.
Ergebnisdarstellung
Im Verbundvorhaben wurden für unterschiedliche Naturfaser-Compounds belastbare Informationen für die Verarbeitung und Konstruktion von Bauteilen erarbeitet, die umfangreiche morphologische Charakterisierungen sowie alle Aspekte der Werkstoffprüfung und Modellierung, bis zur Visualisierung von Ergebnissen beinhalten. Beispielhaft konnte für ein Bauteil die vollständige Konstruktionskette bis hin zur Crash-Simulation nach Richtlinien der Automobilindustrie erfolgreich ausgeführt werden. Für weitere Werkstoff-Kombinationen wurden die Grundlagen geschaffen. Im betreffenden Teilvorhaben 5 wurden insbesondere Werkstoffprüfungen zum Deformations- und Versagensverhalten durchgeführt, um eine möglichst vollständige und korrekte Abbildung des Materialverhaltens in der Crash-Simulation zu erhalten. Die standardmäßig an allen Projektcompounds durchgeführten Untersuchungen reichen nicht aus, um das Material in seiner Gesamtheit für die Crash Simulation zu charakterisieren. Dementsprechend wurden Dehnungsmessungen mit einem optischen Messsystem durchgeführt, die die Anforderungen der Materialmodellierung in der Crash-Simulation erfüllen. Im Rahmen des Projektes wurde entschieden, ein benutzerdefiniertes Materialmodell der Firma MATFEM einzusetzen. Dieses Materialmodell mit der Bezeichnung MF-GenYld+CrachFEM ist theoretisch in der Lage das komplexe Deformations- und Versagensverhalten von unterschiedlichsten Materialien in seiner Gesamtheit abzubilden. Hierzu gehören im Speziellen unverstärkte sowie kurz- und langfaserverstärkte Thermoplaste. Insgesamt wurden alleine zur Charakterisierung des Deformationsverhaltens mehr als 234 Einzeltests an dem finalen Compound durchgeführt.

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