Sicherer bügeln

Jedes Elektrogerät muss sie haben: die „CE“-Kennzeichnung. Das
Kürzel für Communauté Européenne bedeutet, dass das Gerät die gesetzlichen Anforderungen der EU erfüllt. In Deutschland bürgt zusätzlich die „GS“-Kennzeichnung für geprüfte Sicherheit, in den U.S.A. die „UL“ Norm der Underwriter Laboratories.

Die verschiedenen Gütesiegel sind für die Entwicklungsingenieure eine echte Herausforderung: Bevor beispielsweise ein Bügeleisen auf den Markt kommt, muss der Hersteller aufwändige Tests durchführen: „Jeder Prototyp muss im Labor den Fall aus einem Meter Höhe auf eine Holzplatte sicherheitstechnisch unbeschadet überstehen“, erklärt André Heinrietz vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt. „Diese Untersuchungen waren bisher sehr aufwändig, da erst einmal ein Prototyp gebaut werden musste. Jede Änderung wegen eines nicht bestandenen Falltests zog hohe Kosten für Anpassungen an der sehr komplexen Spritzgussform nach sich.“

Zusammen mit einem Hersteller von Haushaltsgeräten haben die Fraunhofer-Forscher jetzt ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem sich dieser Drop-Test bereits im Planungsstadium durchführen lässt – lange bevor der erste Prototyp gebaut ist. Ein solches Simulationswerkzeug ist für die Hersteller freilich nur dann von Nutzen, wenn es die Realität exakt darstellt. Um zu prüfen, ob der virtuelle und der tatsächliche Drop-Test die gleichen Ergebnisse liefern, untersuchten die Ingenieure die dynamischen Abläufe im Innern des Bügeleisens beim Fall von einem Bügelbrett. Das Ergebnis: Die Risse traten sowohl bei den realen als auch bei den simulierten Drop-Tests an der selben Stelle auf, nämlich zwischen Heckdeckel und Tank. Die Simulation lieferte zusätzlich noch den exakten Schädigungsverlauf: Zuerst reißt ein Haltezapfen des Deckels, dieser verschiebt sich, wodurch hohe Kräfte auf die Verschraubungen auftreten. Die Folge sind Risse in der Tankwand.

Dank der Simulationsergebnisse konnten die Ingenieure einen neuen Deckel konstruieren: „Eine minimale Änderung in der Geometrie verändert den Kraftfluss und hat zur Folge, dass kein Wasseraustritt im Bereich des Tanks zu erwarten ist“, erklärt André Heinrietz. Mit diesen „Computer Aided“ Methoden konnten die Forscher Änderungen an der sehr komplexen Spritzgussform vermeiden und Kosten sparen. „Dadurch bringen wir künftig Design, Funktion und Betriebssicherheit von Bügeleisen unter einen Hut“.