Zerreißprobe Fußballtrikot – Was moderne Trikots aushalten müssen

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Membran- und Gewebeberechnungen für Verpackungen und Textilien

Man nehme das Jahr 1990. Die 14. Auflage der Fußball-Weltmeisterschaft hält Einzug in Italien. Die Truppe von Franz Beckenbauer, Jürgen Klinsmann und Lothar Matthäus gewinnt 1:0 im Finale gegen Argentinien. 2018 knüpft der deutsche Trikothersteller an den Erfolg an. Mit dem an das Trikot von 1990 angelehnten Design, soll das Team auch 2018 wieder den Pokal ins Land holen.
Während die Trikots zum damaligen Zeitpunkt wohl noch sehr unbequem und warm waren, kommen für moderne Trikots durchdachte Technologien zum Einsatz.

Neben dem Design spielen auch andere Faktoren eine wichtige Rolle:
Das Material eines Trikots muss besonders leicht sein und den Schweiß optimal ableiten können. Es sollte außerdem keine wunden Stellen durch Reibung verursachen und bei nassem Rasen nicht zu schwer werden. Schmutzresistenz und starke Belastungen des Materials durch Bodenkontakte und harte Zweikämpfe gehören natürlich auch zum Alltag.

Hält das Trikot den Belastungen nicht stand, wird es beschädigt oder gar unbrauchbar. Dies kann Spielunterbrechungen, Frust und natürlich auch einige Lacher bescheren, wie die Schweizer Nationalmannschaft schon feststellen musste:

Gleich sieben Trikots rissen zur EM 2016 bei einem Spiel gegen Frankreich. Der Lacher im Internet warf schnell die Frage auf: „Lag es tatsächlich an der rabiaten Spielweise der Franzosen oder hatten Produktfehler Schuld an dem Dilemma?“
Der Sportartikelhersteller beschrieb dieses Problem mit einer fehlerhaften Materialcharge. Eine falsche Hitzeeinwirkung hätte zur Schwächung des Materials beigetragen.
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Berechnung an einem Shirt mit Betrachtung der Lastverteilung an einem Körper

Schon in der Entwicklungsphase mit FEM Schwachstellen erkennen

Verschiedenste Gewebe können mit der FEM-Analyse schon in der Entwicklungsphase berechnet und Schwachstellen effizient gefunden und beseitigt werden. Interessant werden Simulationen bei Materialien mit hoher Beanspruchung. Erhöhte Sicherheit, geringere Kosten und eine bessere Produktqualität sind das Ziel solcher Berechnungen. Anwendung findet die Membran- und Gewebeberechnung zum Beispiel bei:

Wie funktioniert die Membran- und Gewebeberechnung?

Mithilfe kleiner Submodelle wird das Verhalten des Gewebes analysiert. Nach der Analyse wird das Verhalten auf das Gesamtmodell übertragen. Über dieses Modell können anschließend Hotspots der Belastungen aufgezeigt werden. Als Gegenmaßnahme dienen nun z. B. besseres Setzen von Nähten, Änderung des Schnittes oder Stärkung des Materials an besonders beanspruchten Stellen.

Die Betrachtung von anisotropem Verhalten sowie Composites (z. B. mehrschichtige Folien) ist mit dieser Methode möglich. Außerdem kann nicht nur die Membran selbst, sondern auch das umschlossene Bau- oder Körperteil zur Berechnung herangezogen werden. Somit sind Simulationen für Verpackung, Verpackungsmaterial und deren Schutzwirkung möglich.

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Vernetztes Modell
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Zusätzlich zur normalen Gewebe- & Membranberechnung kann mithilfe Fluid Structure Interaction auch die Ausdehnungen von gasgefüllten Körpern und deren Belastung simuliert werden. Verwendet wird diese Methode beispielsweise bei Airbags oder Ballons. Wenn Sie hierzu mehr Erfahren möchten lesen Sie den Artikel „Aufgeblasen, gedehnt, geplatzt“.

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