Die Auswahl des Konstruktionswerkstoffes ist einer der entscheidenden Schritte in der Entwicklung technischer Produkte. Um die Kosten z.B. für den Prototypenbau zu minimieren oder um unvorhergesehene Probleme frühzeitig zu erkennen ist die Bauteil-/Baugruppen- und Gesamtfahrzeugsimulation aus der heutigen Automobilentwicklung nicht mehr wegzudenken.

Hierfür werden für die vorgesehenen Materialien numerische Beschreibungen in Form von Materialkarten von den unterschiedlichen Simulationsprogrammen benötigt. Die Materialkarten liefert die grundlegenden Daten, um das Verhalten der vorgesehenen Materialien unter verschiedenen Bedingungen vorherzusagen und somit die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen vor dem Produktionsbeginn zu beurteilen.

In unserem hauseigenen Labor bestimmen wir alle für die Erstellung von Materialkarten notwendigen Kennwerte.

Die Untersuchung und die numerische Beschreibung der Werkstoffkennwerte können wir in über einen weiten Bereich von Belastungsgeschwindigkeiten anbieten, beginnend im quasistatischen Bereich bis hin zu hohen Dehnraten von 10.000 s-1. Dazu führen wir Prüfungen mit Universalprüfmaschinen, im Bereich von quasistatisch bis 120 mm/s, an hydraulischen Schnellzerreißmaschinen bis 1500 mm/s und einer Split-Hopkinson Bar (Zug sowie Druck) durch.

Dies ermöglicht es, das Materialverhalten sowohl unter normalen Betriebsbedingungen als auch bei dynamischen Belastungen wie beispielsweise bei einem Crash zu erfassen. Falls gewünscht kann die Kennwertbestimmung zudem über einen großen Temperaturbereich von -40°C bis 800°C angeboten werden, um die Temperatureinflüsse auf das Materialverhalten zu berücksichtigen.

Basierend auf den experimentell ermittelten Daten erstellt die GeWeda Materialkarten für verschiedene Finite-Elemente-Programme wie Abaqus® und LS-DYNA®.

Aufgrund unserer langjährigen Tätigkeit auf dem Gebiet der Materialkartenerstellung seit 2001 haben wir einen großen Erfahrungsschatz bei der Beschreibung unterschiedlichster Materialien, darunter hoch und niedriglegierte Stähle, Aluminiumlegierungen, Nichteisenmetalle wie Nickel und Nickellegierungen, Aluminium- und Stahlgusswerkstoffe, Magnesiumlegierungen, Kunststoffe und faserverstärkte Kunststoffe, Filz usw. erworben.

Die erstellten Materialkarten werden durch den Vergleich von Simulation und den experimentell ermittelten Daten validiert, um sicherzustellen, dass sie das reale Materialverhalten bestmöglich abbilden.

Darüber hinaus bieten wir Streuuntersuchungen an Werkstoffchargen oder Bauteilen an, um die Variabilität der Materialeigenschaften zu erfassen und die Robustheit der genutzten Modelle zu bewerten.

Ziel dieser umfassenden Charakterisierung ist es, realistische Materialmodelle zu entwickeln, die in der Simulation eingesetzt werden können. Dies ermöglicht eine präzise Vorhersage des Verhaltens von Bauteilen unter komplexen Belastungsbedingungen und trägt somit zur Optimierung von Produkten und Prozessen bei.

Die gewonnenen Erkenntnisse können in folgenden Bereichen angewendet werden:

• Produktentwicklung: Optimierung von Bauteilen hinsichtlich Gewicht, Steifigkeit und Festigkeit.
• Prozessentwicklung: Verbesserung von Fertigungsverfahren und Qualitätssicherung.
• Schadensanalyse: Untersuchung von Versagenursachen und Entwicklung von Maßnahmen zur Vermeidung zukünftiger Schäden.

Insgesamt bietet eine Werkstoffcharakterisierung die Grundlage für die Entwicklung sicherer und zuverlässiger Produkte. Durch die Kombination von experimentellen Untersuchungen und numerischen Simulationen wird ein umfassendes Verständnis des Materialverhaltens erreicht numerischen Simulationen wird ein umfassendes Verständnis des Materialverhaltens erreicht.