Werkstoffe ganzheitlich charakterisiert

Qualitätssicherung

Für die ganzheitliche Werkstoffcharakterisierung von Kunststoffen und Faserverbunden arbeiten drei Fraunhofer-Institute nun enger zusammen.

Die Kooperation der Fraunhofer-Institute für Zerstörungs­freie Prüfverfahren IZFP, für Werkstoffmechanik IWM und für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF umfasst sowohl den wissenschaftlichen Forschungsansatz als auch die industrielle Anwendbarkeit der Lösungen. Damit erhalten Kunden ein durchgängig validiertes Konzept.

Die gebündelten Kompetenzen umfassen In-situ-Analysemethoden zur mikroskopischen und makroskopischen Schadensausbreitung, die Ableitung von Schädigungsmechanismen sowie deren Modellbildung in numerischen Material- und Versagensmodellen. Insbesondere für die Bestimmung der Rissentstehung und Rissausbreitung in Kunststoffen und Faserverbunden steht eine sehr gut validierte Methodik zur Verfügung, mit der sich die benötigten Kennwerte bestimmen lassen.

Derzeit liegen für Kunststoffe und Faserverbunde keine Konzepte und Erfahrungen mit diesen Kennwerten vor, die es ermöglichen, sie zur Bauteilauslegung und -bemessung einzusetzen. Die Vorteile einer bruchmechanischen Bemessung: erhöhte Zuverlässigkeit und verringertes Bauteilgewicht.

Mikroskope decken die Entstehung von Rissen auf

Das Fraunhofer IWM arbeitet­ auf dem Gebiet der mechanismenorientierten Material­charakterisierung und Modellierung. Mithilfe einer Mikroprobenprüftechnik und begleitender numerischer Simulation lässt sich die Entstehung von Rissen auf der mikroskopischen Ebene beobachten und der numerischen Simulation zugänglich machen.

3 Fraunhofer-Institute arbeiten bei der ganzeitlichen Werkstoffcharakterisierung zusammen: das Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, das Institut für Werkstoffmechanik IWM und das Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Der Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer IZFP liegt auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Charakterisierung von Kunststoffen und Faserverbunden. Mittels höchstauflösender Computertomografie als Referenzverfahren können die Defektentstehungsmechanismen und Werkstoffeigenschaften im Mikrostrukturbereich analysiert werden.

Das Fraunhofer LBF charakterisiert Kunststoffe und Faserverbunde hinsichtlich deren Schwingfestigkeitseigenschaften unter realen Einsatzbedingungen. Die daraus gewonnenen Kennwerte fließen in ein Konzept zur betriebsfesten Bemessung von Strukturbauteilen aus Kunststoff und Faserverbunden ein.

Die Kooperation umfasst sowohl den wissenschaftlichen Forschungsansatz als auch die industrielle Anwendbarkeit der erzielten Lösungen. Vorteil dieser Vernetzung: Kunden erhalten nicht einzelne Bausteine für ihre Auslegungs- und Bemessungsmethodik, sondern ein zusammengeführtes validiertes Konzept. In ihrer neuen Kooperation sind die drei Institute offen für die Zusammenarbeit mit Partnern, mit denen sie in gemeinsamen Projekten herausfordernde wissenschaftliche Fragestellungen bearbeiten können.

Autor: Sabine Koll

Aufmacherbild: Fraunhofer IWM