Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Crashsimulation zu sicheren Bauteilen

31.03.2003


Die Sicherheit von Fahrzeuginsassen hat oberste Priorität. Deshalb müssen Züge oder Autos, bevor sie auf Schiene oder Straße kommen, auf ihre Sicherheit und Stabilität hin geprüft werden. Doch Crashtests sind aufwändig und teuer und können erst nach Fertigung von Prototypen durchgeführt werden. Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM stellen auf der Hannover-Messe (7. bis 12. April)innovative Methoden vor, mit der sich die Verformung und das Versagen von Bauteilen aus verschiedensten Materialien zuverlässig und schnell berechnen lässt.


Mobiltelefone oder Rasierer, komplette Autos oder sogar Züge - viele Konsumgüter müssen aufgrund von Herstellervorgaben oder gesetzlichen Bestimmungen ihre Crashsicherheit nachweisen. Zwei Mechanismen spielen hierbei eine Rolle: Zum einen die Verformung, die in der Knautschzone von Fahrzeugen wichtig ist. Und zum anderen das Versagen, also der Bruch und damit die Zerstörung der Bauteile. Um die Sicherheit von Fahrzeuginsassen zu gewährleisten, sind während des Entwicklungsprozesses eines Automobils immer wieder Crashtests notwendig. Dabei werden zahlreiche Fahrzeuge zerstört - vor allem teure und handgefertigte Prototypen. Ziel der Fraunhofer-Forscher ist es, diese Versuche möglichst vollständig durch Computerberechnungen zu ersetzen.

"Das Verformungsverhalten von Stählen kann man mittlerweile gut voraussagen", weiß Dong-Zhi Sun vom IWM. "Beim Versagen von modernen Werkstoffen ist man derzeit allerdings noch nicht ganz so weit. Ein wesentliches Problem ist, dass die existierenden Modelle Schädigungsmechanismen wie Porenbildung oder Rissfortschritt im Material nicht abbilden können und relevante Werkstoffdaten fehlen", sagt der Experte, "deshalb ist es sehr schwer zu modellieren, wie Schweißverbindungen oder neue Leichtbauwerkstoffe wie Magnesium versagen."


Hier liegt die Kernkompetenz der Experten vom IWM. Die Freiburger Wissenschaftler haben fortschrittliche Werkstoffmodelle für verschiedene Stoffe entwickelt. Sie basieren auf der mathematischen Beschreibung des jeweiligen Werkstoffverhaltens. Die notwendigen Kennwerte werden hierbei mit Versuchen an kleinen Proben ermittelt. Ein einfacher Zugversuch beispielsweise zeigt, ab welcher Belastung sich ein Werkstoff plastisch verformt und versagt. In zyklischen Versuchen wird geprüft, ob ein Werkstoff bei wiederholter Belastung weicher oder fester wird. Solche Tests müssen für verschiedene Temperaturen bis zu 1000°C durchgeführt werden.

Die Werkstoffmodelle der IWM-Forscher sind Grundlage für Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode. Hierbei wird ein komplexes Bauteil mathematisch in Tausende geometrisch einfache Vierecke oder Würfel unterteilt. Aufgrund seiner Größe und des zugrunde liegenden Materialmodells lässt sich das mechanische Verhalten jedes einzelnen Teilchens unter Belastung schnell bestimmen. So lässt sich dann das Verhalten der kompletten Struktur abschätzen. "Komplexe Vorgänge wie Bruch oder Risse unter Belastung verlangen komplexe Werkstoffmodelle, wie sie in der Crashsimulation eingesetzt werden. Auf dieser Basis lässt sich das Verhalten von Bauteilen im Falle eines Aufpralls konkret vorhersagen", erklärt Gregor Schmich vom IWM. "Mit unseren Berechnungen kommen wir der Realität sehr nahe." Doch die neue Software hilft nicht nur, teure Crashtests zu vermeiden. "Wir arbeiten daran, die Crashsimulation mit der Prozesssimulation, etwa beim Gießen oder Umformen, zu verknüpfen, um die Herstellungsgeschichte des Werkstoffs und sein dadurch verändertes Verhalten mit berücksichtigen zu können. Verkürzung der Entwicklungszeiten und weitestgehende Einsparung von realen Tests ist hierbei das Ziel."

Das Interesse der Automobilindustrie an der neuen Technik ist groß: Neben BMW, VW, Opel und DaimlerChrysler gehört auch ThyssenKrupp Stahl TKS oder der Zughersteller Bombardier mit zu den Projektpartnern der Freiburger Wissenschaftler.

Auf der Hannover-Messe finden Sie das Thema Crashsimulation am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Simulation in Halle 6, Stand G28.

Ansprechpartner:

Dr. Dong-Zhi Sun
Telefon 0761 - 5142-193
Fax 0761 - 5142-110
E-mail: dongzhi.sun@iwm.fraunhofer.de

Silke Sommer
Telefon 0761 - 5142-266
Fax 0761 - 5142-110
E-mail: silke.sommer@iwm.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Wöhlerstraße 11
79108 Freiburg

Isolde Rötzer | idw
Weitere Informationen:
http://www.iwm.fraunhofer.de
http://www.fraunhofer.de/german/press/index.html

Weitere Berichte zu: Bauteil Crashsimulation Crashtest IWM Werkstoffmodell

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Verkalkte Zähne retten
19.06.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Uhrenbestandteile aus Diamant
18.06.2018 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

Stellarator-Rekord für Fusionsprodukt / Erste Bestätigung für Optimierung

Höhere Temperaturen und Dichten des Plasmas, längere Pulse und den weltweiten Stellarator-Rekord für das Fusionsprodukt hat Wendelstein 7-X in der...

Im Focus: Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

Bei der Entwicklung innovativer Superrechner-Architekturen ist Europa dabei, die Führung zu übernehmen. Leuchtendes Beispiel hierfür ist der neue Höchstleistungsrechner, der in diesen Tagen am Jülicher Supercomputing Centre (JSC) an den Start geht. JUWELS ist ein Meilenstein hin zu einer neuen Generation von hochflexiblen modularen Supercomputern, die auf ein erweitertes Aufgabenspektrum abzielen – von Big-Data-Anwendungen bis hin zu rechenaufwändigen Simulationen. Allein mit seinem ersten Modul qualifizierte er sich als Nummer 1 der deutschen Rechner für die TOP500-Liste der schnellsten Computer der Welt, die heute erschienen ist.

Das System wird im Rahmen des von Bund und Sitzländern getragenen Gauß Centre for Supercomputing finanziert und eingesetzt.

Im Focus: Superconducting vortices quantize ordinary metal

Russian researchers together with their French colleagues discovered that a genuine feature of superconductors -- quantum Abrikosov vortices of supercurrent -- can also exist in an ordinary nonsuperconducting metal put into contact with a superconductor. The observation of these vortices provides direct evidence of induced quantum coherence. The pioneering experimental observation was supported by a first-ever numerical model that describes the induced vortices in finer detail.

These fundamental results, published in the journal Nature Communications, enable a better understanding and description of the processes occurring at the...

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungen

Wheat Initiative holt Weizenforscher aus aller Welt an einen Tisch

25.06.2018 | Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

25.06.2018 | Physik Astronomie

Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

25.06.2018 | Informationstechnologie

Leuchtfeuer in der Produktion

25.06.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics