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SmartSim

Entwicklung eines Verfahrens zur realitätsnahen, schnellen und wirtschaftlichen Berechnung und Auslegung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen.

Projektlaufzeit: 2017 bis 2019 

Merkle Partner Elastometerbauteil

Für die Berechnung von Kunststoffbauteilen aus dem Spritzguss sind die für die genaue Berechnung erforderlichen Materialkennwerte aufgrund der Vielzahl an Kunststoffmischungen für das Kurz- und Langzeitverhalten oft nicht bekannt. 

Genaue Messungen der Materialeigenschaften scheitern oft an den langen Zeiträumen von mehreren Monaten, zu geringen Messkapazitäten, langen Wartezeiten und dem damit verbundenen monetären Aufwand. 

Materialkennwerte aus Kunststoffdatenbanken sind oft nicht genau genug, so das Simulationsergebnisse fehlerbehaftet und ungenau sind. 

Im Rahmen des Forschungsprojektes sollte die Ableitung des Kurz- und Langzeitverhaltens aus verkürzten Messungen erreicht werden, um so genauere Simulationsergebnisse zu vertretbaren Preisen und Zeiten ermöglichen. 

Inhomogenitäten und Anisotropien wurden in das FE-Geometriemodell an der zu berechnenden Struktur implementiert, ebenso wie Berechnungsansätze zur rechnerischen Bestimmung des Langzeitverhaltens unter mechanischer, thermischer und chemischer Belastung aus gemessenen Daten aus Kurzzeitexperimenten. 

Die Methode wurde auf spritzgegossenen Kunststoffformteilen aus unverstärkten und verstärkten Polymeren unter kurzzeitiger und langzeitiger Belastung mit Berücksichtigung mechanischer, thermischer und chemischer Beanspruchungen durch Struktursimulation zu einem vertretbaren zeitlichen und monetären Aufwand angewandt. 

Alle erforderlichen Werkstoffkennwerte sollten auf Basis beschleunigt gemessener Werkstoffdaten innerhalb einer Woche bei hinreichender Genauigkeit bereit gestellt werden können, so dass die genaue Berechnung von Kundenbauteile einschließlich der Materialcharakterisierung innerhalb von zwei Wochen möglich sind. 

Dadurch wurde der üblicherweise mehrere Monate dauernde Entwicklungsprozess und die genaue Auslegung von spritzgegossenen Formteilen auf wenige Tage verkürzt. 

Alle Projektziele konnten erreicht werden und werden zwischenzeitlich für Kundenprojekte sehr erfolgreich angewendet. 

Zeitraum:

2017 bis 2019 

Akronym/Förderkennzeichnen:

ZF4314901JA6 
SmartSim 

Projektträger