Ständig das Rad neu erfinden

Simulation mit finiten Elementen: Die Farben zeigen an, welche mechanischen Spannungen bei verschiedenen Belastungen in einer Felge auftreten. <br> <br>© Fraunhofer LBF

Seit über 3 000 Jahren versucht der Mensch laufend, die Grundlage fast aller seiner erdgebundenen Fahrzeuge zu verbessern: das Rad. Mittlerweile ist er dabei von Versuch und Irrtum auf den Computer umgestiegen. Doch trotz modernster Technologien können empirisch gewonnene Daten auch heute nicht vernachlässigt werden. Lebensdauer und Festigkeit von sicherheitsrelevanten Bauteilen werden bis dato mit Nachweisversuchen ermittelt. Sie führen zum Festigkeitsnachweis, der wiederum Voraussetzung für eine Freigabe ist. Genau hier greift LBF.WheelStrength an – die erste Software, mit der Festigkeitbewertungen von Rädern durchgeführt werden können. Mit Hilfe eines neuartigen Konzepts integriert sie experimentelle Daten und Methoden zum Lebensdauernachweis. Das vor kurzem freigegebene Programm entstand am Darmstädter Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit LBF in Kooperation mit der Softwarefirma Stress & Strength GmbH. Kostenintensive Prüfstandversuche werden damit erheblich reduziert.

Die Software simuliert dynamisch – also in Bewegung – die maßgeblichen mechanischen Beanspruchungen, die bei einer Radkonstruktion im Alltagsgebrauch auftreten können. Bereits in einer frühen Entwicklungsphase lassen sich so Räder zuverlässig auslegen und optimieren. Noch vor der Fertigung können Konstrukteure an einem physikalischen Modell ermitteln, wie und in welchem Ausmaß Belastungen und Festigkeiten von Rädern zusammenhängen. »Als Grundlage unseres Programms dienen experimentelle Untersuchungsdaten, die in vielen Jahren gesammelt und ausgewertet wurden«, erläutert Klaus Störzel. »Mit LBF.WheelStrength bieten wir ein mächtiges Werkzeug, das Festigkeitsbewertungen deutlich verlässlicher macht.« Die graphische Softwareoberfläche erleichtert dem Anwender die Arbeit. Wenige Eingabeparameter genügen bereits, um komplette Berechnungen in kürzester Zeit umzusetzen. Weitere, bald fertiggestellte Softwarepakete sind LBF.HubStrength für Radnaben und LBF.SuspensionStrength, mit dem sich verschiedene Fahrwerkskomponenten auslegen lassen.

Vor über zwei Jahren gründete das LBF mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten SIMTOP. Dieses Demonstrationszentrum wendet sich insbesondere an kleine und mittlere Unternehmen, die das gebündelte Know-how über simulierte Herstellungsprozesse und das Betriebsverhalten dazu nutzen wollen, um ihre mechanisch beanspruchten Bauteile besser und sicherer zu konstruieren.

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Dipl.-Ing. Klaus Störzel
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Fax 0 61 51 / 7 05-2 14

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