Eige­nes Werk­stoff­la­bor erlaubt Gesamtcharakterisierung

Um Werk­stof­fe für den gewünsch­ten Ein­satz­zweck nutz­bar zu machen, muss ihr Ver­hal­ten unter ver­schie­de­nen mecha­ni­schen und kli­ma­ti­schen Bedin­gun­gen unter­sucht wer­den. Die Ergeb­nis­se von sta­tis­ti­schen, dyna­mi­schen und ther­mo­che­mi­schen Prü­fun­gen sind die Basis für eine umfas­sen­de Cha­rak­te­ri­sie­rung der Mate­ria­li­en, die für eine erfolg­rei­che Pro­dukt­ent­wick­lung unab­ding­bar ist. Als füh­ren­der Anbie­ter von Ent­wick­lungs­dienst­leis­tun­gen hat ARRK Engi­nee­ring des­halb in der Nähe sei­nes Münch­ner Stamm­sit­zes ein eige­nes Werk­stoff­la­bor ein­ge­rich­tet. Dadurch kön­nen sowohl Auto­mo­bil­her­stel­ler als auch Maschi­nen- und Anla­gen­bau­er oder die Luft- und Raum­fahrt­in­dus­trie in die­sem Bereich umfas­send von den ARRK Engi­nee­ring-Spe­zia­lis­ten unter­stützt wer­den. Die im Ver­such gewon­ne­nen Erkennt­nis­se sol­len dar­über hin­aus in Mate­ri­al­kar­ten über­tra­gen wer­den, um so die Simu­la­ti­ons­mo­del­le für Struk­tur- und Crash-Berech­nun­gen zu optimieren.

„Im Vor­feld der Ent­wick­lung unse­rer Stra­te­gie 2020 haben wir Inter­views mit unse­ren Kun­den geführt. Die Ein­rich­tung eines eige­nen Werk­stoff­la­bors, in dem sich nahe­zu alle Mate­ria­li­en, auch Ver­bund­werk­stof­fe und Mate­ri­al­ver­bin­dun­gen, cha­rak­te­ri­sie­ren las­sen, ist die logi­sche Schluss­fol­ge­rung aus dem ermit­tel­ten Bedarf“, legt Anne-Clai­re Höpp­ner, Bereichs­lei­te­rin Erpro­bung & Ver­such sowie Lei­te­rin des Cen­ter of Com­pe­tence (CoC) Mate­ri­al Tes­ting & Simu­la­ti­on bei ARRK Engi­nee­ring, dar. Im Rah­men ver­schie­dens­ter Pro­jekt­land­schaf­ten, vor­ran­gig im Bereich der auto­mo­bi­len Werk­stoff­ent­wick­lung, konn­te in den letz­ten Jahr­zehn­ten haus­in­tern eine fun­dier­te fach­li­che Exper­ti­se im Bereich Werk­stof­fe auf­ge­baut wer­den. So sind die Spe­zia­lis­ten von ARRK Engi­nee­ring in der Lage auf ein umfas­sen­des Know-how im Umgang mit den Maschi­nen und ein brei­tes Wis­sen über das Mate­ri­al­ver­hal­ten von Elas­to­me­ren, Ther­mo­plas­ten, Faser­ver­bun­den, Kleb­stof­fen, Ober­flä­chen und Metal­len zurück­zu­grei­fen. Die Mög­lich­keit im haus­ei­ge­nen Labor des Ent­wick­lungs­dienst­leis­ters eigen­ver­ant­wort­lich Ver­su­che durch­zu­füh­ren, schafft nun opti­ma­le Bedin­gun­gen, um die Zusam­men­ar­beit mit einem brei­ten Kun­den­spek­trum zu intensivieren.

Hoch­ge­schwin­dig­keits­prüf­ma­schi­ne erlaubt dyna­mi­sche Charakterisierung
Um sowohl die Kenn­wer­te von Metal­len als auch von Kunst­stof­fen umfas­send ermit­teln zu kön­nen, wur­de der bereits vor­han­de­ne Maschi­nen­park erwei­tert. Zu den ange­bo­te­nen Leis­tun­gen gehört neben der Pro­ben­her­stel­lung und der Vor­be­rei­tung nach Norm auch die Durch­füh­rung von Ver­su­chen zur mecha­ni­schen Werk­stoff­prü­fung ein­schließ­lich qua­si-sta­ti­scher sowie dyna­mi­scher Kenn­wert­ermitt­lung. „Wir erfas­sen unter ande­rem rich­tungs­ab­hän­gi­ge Span­nun­gen, die Druck- und Zug­fes­tig­keit, die maxi­ma­le Schub­ver­for­mung oder die Kerb­schlag­zä­hig­keit“, berich­tet Höpp­ner. „Um auch Com­po­si­te-Mate­ria­li­en dyna­misch cha­rak­te­ri­sie­ren zu kön­nen, steht uns ab Anfang 2017 zudem eine Zwick HTM 16020-Hoch­ge­schwin­dig­keits­prüf­ma­schi­ne zur Ver­fü­gung.“ Im Rah­men der ther­mo­che­mi­schen Prü­fun­gen kön­nen Aus­här­te­grad, Faser­vo­lu­men- bezie­hungs­wei­se Füll­stoff­ge­halt unter­sucht wer­den. Dar­über hin­aus bie­tet ARRK Engi­nee­ring Umwelt­si­mu­la­tio­nen sowie die Prü­fung von lös­ba­ren und unlös­ba­ren Ver­bin­dun­gen an. Ein beson­de­rer Schwer­punkt wur­de hier­bei auf Kleb­stof­fe gelegt, da die­se noch wenig erforscht sind. So las­sen sich bei­spiels­wei­se die Aus­deh­nung bei Wär­me, die Vis­ko­si­tät und der Gel­punkt sowie die Glas­über­gangs- und die Kris­tal­li­sa­ti­ons­tem­pe­ra­tur beschreiben. 

Pro­gno­se­fä­hi­ge Mate­ri­al­kar­ten für Struk­tur- und Crash-Berechnungen
„Mit unse­rem Leis­tungs­spek­trum decken wir alle Prü­fun­gen ab, die ins­be­son­de­re für die Auto­mo­bil­in­dus­trie rele­vant sind“, resü­miert Roman Ster­na­gel, Grup­pen­lei­ter für den Bereich Werk­stoff­prü­fung. „Der nächs­te Schritt ist, die gesam­mel­ten Erkennt­nis­se für die Simu­la­ti­on auf­zu­be­rei­ten. So kön­nen wir unse­ren Kun­den eine umfas­sen­de Lösung anbie­ten.“ Dazu wer­den die Kenn­wer­te pro­zess­op­ti­miert in geeig­ne­te Com­pu­ter­mo­del­le ein­ge­ar­bei­tet, um pro­gno­se­fä­hi­ge Mate­ri­al­kar­ten zu erstel­len. Die­se sind bei­spiels­wei­se für die Struk­tur- oder Crash-Berech­nun­gen wäh­rend der Ent­wick­lung von Bau­tei­len erfor­der­lich. „Die Über­füh­rung in eine sol­che Kar­te ist kom­plex, da zunächst ein­mal geklärt wer­den muss, wel­che Soft­ware und wel­ches Mate­ri­al­mo­dell sich über­haupt dafür eig­net, um das Ver­hal­ten rea­li­täts­nah zu beschrei­ben“, ergänzt Ster­na­gel. Das lang­fris­ti­ge Ziel ist es, eine Daten­bank anzu­le­gen, in der die ver­schie­de­nen Mate­ria­li­en so umfas­send wie mög­lich cha­rak­te­ri­siert sind. Als Basis dafür wur­de bereits mit der Unter­su­chung aus­ge­wähl­ter Werk­stof­fe begonnen.