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Mathematische Modelle sollen Lebensdauer von Infrarot-Schweißverbindungen vorhersagen
Bei fast allen Entwicklungen im Maschinenbau steht heute der effiziente Leichtbau an oberster Stelle. Vor allem in der Mobilität sorgt bereits eine geringe Masseneinsparung für einen erheblich reduzierten Treibstoffverbrauch und CO2-Ausstoß. Aber wie langlebig sind solche Leichtbaulösungen im aktiven Gebrauch tatsächlich? Dieser Frage gehen Forschende des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt, des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden und der Kunststofftechnik Paderborn in einem kürzlich gestarteten Kooperationsprojekt nach. Im Fokus stehen dabei Infrarotschweißverfahren von Kunststoffen. Das Forscherteam erwartet von den Ergebnissen des Projekts eine Kostenersparnis von 20 Prozent bei einzelnen Bauteilen aus der Automobilindustrie. In ihrem gemeinsamen Projekt wollen die drei Forschungsstellen glasfaserverstärkte technische Kunststoffe mittels Infrarotschweißverfahren fügen und…
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Ungenutztes Potenzial im Gelben Sack: Fraunhofer LBF spürt Qualitätsverbesserungen für Kunststoffe auf
Am Ende ihrer Nutzungsphase werden Kunststoffe in Deutschland in der Mehrzahl immer noch verbrannt. Obgleich der Bedarf an gesteigerter stofflicher Verwertung inzwischen von Industrie und Gesellschaft gleichermaßen formuliert wird, ist ihr Anteil als wertschöpfende Alternative zur thermischen Verwertung nach wie vor zu gering. Forschende im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit untersuchen, wie das Potenzial, das insbesondere Kunststoffe aus dem Gelben Sack bieten, besser ausgenutzt werden kann. Ein virtuelles Seminar findet am 22. April 2021 statt. Ziel ist: Mehr Abfälle recyceln, CO2 einsparen, Rohstoffe schonen. Das Potenzial stofflicher Kreislaufführung ist in der Theorie erheblich, in der Praxis verhält es sich jedoch noch so, dass aus über sechs Millionen Tonnen Kunststoffabfällen in…
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Lebensdauer von Kunststoffen effizient vorhersagen: Fraunhofer LBF koppelt Experiment und Modellierung
Kunststoffe haben Stress mit ihrer Umwelt: Wechselnde Temperaturen, Sonnenstrahlung, Feuchte, chemische Substanzen und mechanische Belastungen setzen ihnen zu und verändern die Materialeigenschaften. Um die Risiken beim Einsatz neuer Materialien oder bei geänderten Betriebsbedingungen zu minimieren, sind belastbare Aussagen zur Lebensdauer erforderlich. Voraussetzung hierfür sind neben Prüfmethoden, die Schädigungen frühzeitig erkennen, geeignete Alterungs- und Versagensmodelle sowie anwendungsrelevante Schadenskriterien. Um die Material- und Bauteilentwicklung zu beschleunigen, ist es zudem von Vorteil, die Dauer der Prüfzyklen, der Klimalagerung oder der Laborbewitterung zu verkürzen. Forscherteams aus dem Bereich Kunststoffe des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickeln maßgeschneiderte Prüfmethoden und koppeln diese mit Modellierungssoftware zur Lebensdauervorhersage für komplexe Einsatzszenarien. Das Resultat sind kürzere Entwicklungszeiten…
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Dynamisch beanspruchte kurzfaserverstärkte Kunststoffbauteile effizient auslegen: Seminar analysiert strukturdynamische Fragestellungen
Alltägliche Belastungen von Haushaltsgeräten oder Produkten im Elektronik- und Mobilitätsbereich führen zu Schwingungen und Vibrationen, die deren Haltbarkeit und Einsatzsicherheit maßgeblich beeinflussen. Wie Produktentwickler und Berechnungsingenieure solche kurzfaserverstärkten Verbundwerkstoffe zuverlässiger, sicherer und effizienter auslegen können, erklären Experten aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF einfach und verständlich am 16. März 2021 in einem kostenfreien Online-Seminar. Spritzgussteile aus faserverstärkten Kunststoffen sind ein wesentlicher Bestandteil von leichtbaugerechten und kosteneffizienten technischen Systemen. Die Auslegung von solchen innovativen Hochleistungs-Kunststoffkomponenten erfordert eine Berücksichtigung des komplexen Zusammenspiels von Herstellungseinflüssen, Werkstoffeigenschaften und Lasteneinwirkungen auf Bauteil- und Systemebene. So spielt die Verwendung von abgestimmten Materialdaten und die Berücksichtigung von Faserorientierung, Anisotropie, Inhomogenität und Nichtlinearität dabei eine wichtige…
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Besser kleben im Leichtbau: Projekt GOHybrid optimiert Hybridverbindungen
Der Leichtbau ist insbesondere aus der Mobilitätsbranche nicht mehr wegzudenken. Im Zuge der Mischbauweise mit Leichtmetallen und Faser-Kunststoff-Verbunden rücken nun hybride Klebverbindungen in den Fokus. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Materialien kann es dort bei großen Temperaturdifferenzen zu hohen Eigenspannungen und somit zum Versagen im Klebstoff kommen. Vor allem bei Verbindungen unter hohen strukturellen Lasten lassen sich diese Eigenspannungen nur bedingt durch die Wahl des Klebstoffs ausgleichen. Daher ist es notwendig, die Gestaltungsparameter der Verbindung und der Fügepartner gesamtheitlich zu betrachten. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF untersucht dies gemeinsam mit Partnern in dem im Frühjahr 2020 gestarteten Forschungsprojekt GOHybrid. Ziel des Projektes ist es, durch Gestaltung, Materialauswahl und…
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Fatigue strength of hybrid joined multi-material structures: Fraunhofer LBF identifies high potential for lightweight design
Increasingly stringent statutory emission limits are pushing the automotive industry toward innovative lightweight design solutions. In this context, the fatigue strength of thin sheet metal structures, especially made from multi-material, is becoming increasingly important. As part of the EU-funded research project "ALLIANCE" on the topic of lightweight design and CO2 reduction, the car manufacturer Opel Automobile GmbH, together with the Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF and the System Reliability, Adaptive Structures, and Machine Acoustics department of the Technical University of Darmstadt, has developed innovative numerical fatigue strength assessment approaches for multi-material joints based on fatigue tests of hybrid joined shear and peel specimens. The method was…
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Zukunftsfähig bleiben: »InCeight Casting C8« bietet neue Plattform für fachübergreifenden Austausch rund um gegossene Bauteile
Die Teilevielfalt gegossener Bauteile reicht von kleinen Komponenten mit weniger als einem Gramm für Medizintechnik und Elektronikindustrie bis zu mehreren hundert Tonnen schweren Walzen und Pressenständern. Leichtbau, Nachhaltigkeit, Sicherheit und Kosteneffizienz sind die Attribute gegossener Produkte und Produktion. Doch es gibt neue Herausforderungen. Beispielsweise sorgt der Druck der Internationalisierung von Warenströmen für fallende Preise, und auch der Wunsch nach mehr Digitalisierung fordert Gießer und Anwender, neue Wege zu gehen. Gießereifachverbände empfehlen den am Entwicklungsprozess Beteiligten aus Industrie und Forschung stärker vernetzt zu agieren, voneinander zu lernen und damit zukunftsfähig zu bleiben. Der neue virtuelle Kongress »InCeight Casting C8«, 2. bis 3. März 2021, bietet mit fundierten Fachvorträgen, Workshops und Podiumsdiskussion…
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Schwingfestigkeit hybrid gefügter Materialverbindungen: Fraunhofer LBF ermittelt hohes Potenzial für Leichtbau
Zunehmend schärfere gesetzliche Emissionsgrenzwerte drängen die Automobilindustrie zu innovativen Leichtbaulösungen. In diesem Kontext gewinnt die Schwingfestigkeit von gefügten Feinblechverbindungen, insbesondere an Multimaterialverbindungen, an Bedeutung. Im Rahmen des von der EU geförderten Forschungsprojektes »ALLIANCE« hat der Automobilhersteller Opel Automobile GmbH zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und dem Fachgebiet SAM der Technischen Universität Darmstadt innovative numerische Methoden auf Basis von Schwingfestigkeitsversuchen von Scherzug- und Schälzugproben zur Lebensdauerabschätzung für Multi-Material-Fügetechniken entwickelt. Die Validierung der Methode erfolgte durch die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer LBF mit Schwingfestigkeitsversuche an bauteilähnlichen Tellerproben mit der Materialpaarung Stahl-Aluminium. Der Einsatz bauteilähnlicher Tellerproben liefert praxisnahe Erkenntnisse über die Schwingfestigkeitseigenschaften von Strukturbauteilen, die sich in dieser…
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Fachkundige Unterstützung im Schadensfall: Fraunhofer LBF ruft Kompetenzteam zur Schadensanalytik für Kunststoffbauteile ins Leben
Kommt es bei Kunststoffbauteilen in der Produktion oder im Betrieb zu Schadensfällen, ist schnelle Hilfe gefragt. Im schlimmsten Fall führen Schäden zu Produktionsstillstand in Unternehmen oder Regressforderungen. Daher müssen Ursachen für auftretende Schäden kurzfristig identifiziert und Lösungskonzepte in kürzester Zeit bereitgestellt werden. Hier bietet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF umfangreiche Unterstützung an. In der »Taskforce Troubleshooting« wird ab sofort die Kompetenz in der Schadensanalytik für Kunststoffbauteile am Fraunhofer LBF gebündelt. Interessenten aus allen Bereichen der Kunststoff-Analytik können sich zum praxisbezogenen Austausch mit den Fraunhofer-Experten für Veranstaltungen Anfang 2021 anmelden. Schadensursachen identifizieren – schnell und zuverlässig Mit ihrem umfassenden Verständnis vom Kunststoff als Werkstoff – von den Eigenschaften der…
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Optimized Specimen for In-Plane Shear Test
For quality control and damage assessment of injection-moulded components, simple and cost-effective tests are desired. Preparation of the standard test specimens is sometimes costly. In this case, the specimens taken from the flat areas of the component can be preferred. Scientists at the Fraunhofer Institute for Structural Durability and System Reliability LBF have improved known in-plane geometry for the shear test. Together with the modified loading schema, the new procedure is reliable and can be used for a wide range of materials. The new test specification is especially developed for SME’s to reduce the costs of the component development and also by quality control. With this method, the data for…
