Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter May 26, 2013

Bauteilentwicklung mit Hochleistungskunststoffen*

Intelligent vernetzte Simulationen mit anschließender Versuchsverifikation

Product Design with High-Tech-Polymers — Practical Use of CAE-Tools with Cross-Linked Simulations and Experimental Verification
Bettina Alber, Frank Rieg and Reinhard Hackenschmidt
From the journal Materials Testing

Kurzfassung

Es wird ein Konzept für den computergestützten Entwicklungsprozess mit Hochleistungspolymeren vorgestellt, welches aufgrund des komplexen Materialverhaltens der Polymere mehrere Simulationsmethoden kombiniert, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten. Die Frage bleibt, wie verlässlich die Simulationen sind und inwieweit die Ergebnisse mit der Realität übereinstimmen. Um dies exemplarisch zu verdeutlichen, erfolgte eine Fallstudie am Beispiel einer neuartigen Klauenkupplung aus langglasfaserverstärktem Kunststoff, in der die Simulation mit dem Experiment verglichen wird. Dank des gezielten Einsatzes von Simulationswerkzeugen gelang die Entwicklung eines Bauteils, dessen Eigenschaften sogar über denen einer herkömmlichen Klauenkupplung aus Aluminium liegen und das bei reduziertem Gewicht und geringeren Herstellkosten.

Abstract

A concept for the simulation-based design of polymer parts with the ICROS method is presented. The order of simulation changes the results and the number of iterations, but there are no definitions for the exact proceedings. Engineering by intelligent cross-linked simulations (ICROS) is a guideline for the intelligent utilisation and a visualisation of possible simulation tools. A case study involving a flexible elastomer polymer coupling is presented. Durability performance of a finished part was checked in plentiful trials and the developed prototype withstood all tests. The new polymeric coupling is more than 62% lighter than the substituted aluminium coupling and transmits 315% of the desired transmittable moment of torque.


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Dieser Beitrag erschien bereits im DVM-Bericht 133 — Betriebsfestigkeit in der virtuellen Produktentwicklung.

Dipl.-Ing. Bettina Alber, Jahrgang 1979, studierte Materialwissenschaften an der Universität Bayreuth. Seit Februar 2004 ist sie wissenschaftliche Assistentin am Lehrstuhl Konstruktionslehre und CAD der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften an der Universität Bayreuth. Der Schwerpunkt ihrer Forschungstätigkeiten liegt auf der Modellierung und Simulation neuartiger Polymere.

Professor Dr.-Ing. Frank Rieg, Jahrgang 1955, studierte Allgemeinen Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt. Die Promotion erfolgte am Fachgebiet Maschinenelemente und Konstruktionslehre der TUD bei em. Prof. Dr. h.c. Dr.-Ing. E.h. Dr.-Ing. Gerhard Pahl. Daran schloss sich eine langjährige Industrietätigkeit in leitender Position bei führenden Firmen der Antriebstechnik an. Seit November 1998 ist er Ordinarius für Konstruktionslehre und CAD an der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der Universität Bayreuth.

Dipl.-Ing. Reinhard Hackenschmidt, Jahrgang 1953, studierte Wirtschaftsingenieurwesen mit Schwerpunkt Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt. Nach einer langjährigen Industrietätigkeit in leitender Position bei einem führenden Automobilzulieferant ist er seit Ende 1998 Akademischer Oberrat am Lehrstuhl Konstruktionslehre und CAD an der Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften der Universität Bayreuth.


Literatur

1 M.Stojek, M.Stommel, W.Korte: FEM zur Auslegung von Kunststoff- und Elastomerbauteilen, Springer (1998) Search in Google Scholar

2 F.Rieg, M.Kaczmarek: Taschenbuch der Maschinenelemente, Hanser (2006) Search in Google Scholar

3 R.Haag: Anisotrope Bauteilauslegung mit Moldex3D, Einsatz professioneller Spritzgusssimulation in der Prozesskette, Proc. 7th Bayreuther Konstrukteurstag, F. Rieg, R. Hackenschmidt (Eds.), Bayreuth (2005) Search in Google Scholar

4 G. W.Ehrenstein: Faserverbundkunststoffe – Werkstoffe – Verarbeitung – Eigenschaften, Hanser (1992) Search in Google Scholar

5 G. W.Ehrenstein: Mit Kunststoffen konstruieren – Eine Einführung, Hanser (2002) Search in Google Scholar

6 DIN EN ISO 3451: Kunststoffe – Bestimmung der Asche, Beuth (1997) Search in Google Scholar

7 DIN EN ISO 4892: Kunststoffe – Künstliches Bestrahlen oder Bewittern in Geräten, Beuth (2001) Search in Google Scholar

8 W.Kaiser: Kunststoffchemie für Ingenieure, Hanser (2006) Search in Google Scholar

9 F.Rieg, R.Hackenschmidt: Finite Element Analyse für Ingenieure, Hanser (2003) Search in Google Scholar

10 VDI-Wissensforum: Konstruieren mit Kunststoffen, Springer (2003) Search in Google Scholar

Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2007-07-01

© 2007, Carl Hanser Verlag, München