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Vortrag

Dynamische Werkstoffprüfung für mehr Sicherheit beim LKW-Crash

Wednesday (04.12.2019)
09:55 - 10:15 Uhr

Gemeinsam mit führenden Fahrzeugherstellern, Zulieferern sowie kleinen und mittleren Unternehmen (KMU), die sich mit der Simulation von Crashvorgängen befassen, wird am Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI für die Verbesserung des Crashverhaltens von Nutzfahrzeugen geforscht. Das Projekt wird von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) gefördert und thematisiert die experimentelle Charakterisierung von duktilem Gusseisen mit Kugelgraphit. Diese dient der numerischen Crash-Simulation auf Basis der Finite-Elemente-Methode (FEM). Aufgrund günstiger mechanischer Eigenschaften bei dennoch niedrigen Kosten wird der Werkstoff auch für sicherheitskritische Bauteile eingesetzt, wie z.B. für Fahrwerkskomponenten oder Fahrerhauslager. Diese Strukturkomponenten beeinflussen das Crashverhalten maßgeblich, so dass die genaue Kenntnis des Verformungs- und Versagensverhaltens entscheidend ist, um im Crashfall eine kontrollierte Energieaufnahme sicherzustellen. Bisher liegen erst wenige systematische Erkenntnisse zum Crashverhalten von Gusseisen mit Kugelgraphit vor. Die mechanischen Eigenschaften zeigen neben großer Streuung z.B. einen deutlichen Unterschied zwischen Zug- und Druckbelastung und sind damit vom Spannungszustand abhängig. Zusätzlich wird die Vorhersage des Crashverhaltens durch eine deutliche Ratenabhängigkeit des Verformungs- und Versagensverhaltens erschwert. Auch die meist komplexe Bauteilgeometrie macht, zusammen mit inhomogenen Materialeigenschaften, die Aufgabe anspruchsvoll. Im Projekt werden zwei typische Gusseisen mit Kugelgraphit in diversen mechanischen Prüfungen untersucht, vom einachsigen Zugversuch bis zum Crashtest am Bauteil. Übliche Messtechnik aus der quasistatischen Werkstoffprüfung wird für die Prüfung bei hohen Belastungsraten angepasst, z.B. durch schwingungsarme Kraftmesseinrichtungen und Hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen zur optischen Verformungsanalyse. Ergänzend werden weitere bildgebende Verfahren eingesetzt, wie Computertomographie und 3D-Laserscanning, um Deformationen von Proben und Bauteilen zu visualisieren. Mit solchen digitalisierten Daten werden Simulationsergebnisse validiert und deren Prognosefähigkeit sichergestellt. So unterstützt das Projekt die Optimierung von Bauteildesign und Werkstoffeinsatz und ermöglicht damit ein besseres Crashverhalten von Nutzfahrzeugen.

Sprecher/Referent:
Tobias Gerster
Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut - EMI
Weitere Autoren/Referenten:
  • Jürgen Herrmann
    Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut - EMI
  • Wilfried Harwick
    Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut - EMI