Verbesserung der funktionellen Lebensdauer von Gummimaterialien

Die funktionelle Lebensdauer von aus Gummi bestehenden Komponenten ist von verschiedenen Faktoren abhängig, die mit der Verarbeitung, Konstruktion und Serviceumgebung zusammenhängen. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wurden geeignete Simulationsmodelle entwickelt, die eine zuverlässigere und weniger zeitaufwändige Vorhersage der funktionellen Lebensdauer von Gummikomponenten ermöglichen.

Einer der wichtigsten industriellen Prozesse zur Herstellung von Gummikomponenten ist das Formfüllen. Die dabei erzielte Effizienzsteigerung ist mit zahlreichen Vorteilen verbunden. Dazu gehören beispielsweise Abfallvermeidung, Zeitersparnis und Senkung des Energieverbrauchs sowie Wegfall der Anlagekosten. Bislang war die Gummiindustrie bei der Anwendung der Formfüllsimulation äußerst zurückhaltend, da diese über eine geringe Vorhersagekraft verfügt und hohe Anforderungen an die Messung der Materialeigenschaften stellt.

Unter Berücksichtigung der Handelsgesetze für die Simulation der Gummiherstellung stellt eine kürzlich entwickelte Methode ein nützliches Instrument für den Entwurf bzw. für die Verbesserung relevanter Herstellungsprozesse zur Verfügung. Das neue Tool könnte die Schwachpunkte anderer Simulationsmethoden überwinden, da schwache Vorhersagen nun begrenzt und die Anzahl der Materialparametermessungen minimiert wurden. Darüber hinaus wurden zusätzliche Modelle wie beispielsweise ein Spannungsrelaxations-Modell zur Vorhersage der Materialermüdungsdauer entwickelt. Anschließend wurden alle Modelle mit Versuchsdaten verglichen und validiert.

Weiterhin wurden die Gummimaterialien hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften wie Elastizität, Erweichung/Rückverformung und Ermüdungsverhalten charakterisiert. Auf dieser Grundlage wurden geeignete Vorhersagemodelle für Elastomere entwickelt, die funktionale Aspekte wie Temperatur, Alterung und Formänderungsgeschwindigkeit berücksichtigen. Überdies lieferte die Untersuchung des Ermüdungsverhaltens verschiedener Materialien wichtige Informationen zum Materialverhalten bei der Verarbeitung und unter thermischen Einflüssen. Diese Kombination aus Analyse und Untersuchung liefert nützliche Informationen, die eine zuverlässige und präzise Bestimmung der Komponentenlebensdauer ermöglichen.

Die während des Projekts entwickelten Tools und die dabei gewonnenen Kenntnisse sollen zur Verbesserung der Herstellungsprozesse in der Gummikomponenten- und Kunststoffverarbeitungsindustrie beitragen. Diese Zulieferer bieten Materialien für zahlreiche Industriezweige im Endverbraucherbereich an, beispielsweise in den Bereichen Automobilbau, Bergbau, Offshore-Technik und biomechanische Industrie. Deshalb können sich die erzielten Vorteile sowohl auf die Zulieferer als auch auf die Endverbraucher auswirken und der europäischen Industrie den entscheidenden Wettbewerbsvorsprung innerhalb der internationalen Marktarena verschaffen.