Simulation

Mit Versagensmodell Teile-Deformationen in der Fertigung präziser vorhersagen

02.09.2009 | Redakteur: Jürgen Schreier

Schädigung in einer Komponente aus hochfestem Stahl nach Crashtest. Bild: Fraunhofer IWM
Schädigung in einer Komponente aus hochfestem Stahl nach Crashtest. Bild: Fraunhofer IWM

Crashtests bringen oft überraschende Ergebnisse. Mit einem Simulationsverfahren, das die Deformationen während der Fertigung und Vorschädigungen berücksichtigt, lassen sich die Ergebnisse eines Crashtests genauer als bisher vorhersagen.

Es gibt Bauteile, die Leben retten: Überschlägt sich ein Auto bei einem Unfall, spielt die „B-Säule“ eine tragende Rolle. Sie ist eine der Verbindungen zwischen Fahrzeugboden und Fahrzeugdach, die verhindern soll, dass sich die Fahrgastzelle zu stark verformt. Die Werkstoffe, aus denen die B-Säule gefertigt ist, müssen daher sehr hohen Ansprüchen genügen: Sie sollen besonders leicht sein, gleichzeitig dürfen sie nicht brechen. Doch wie sieht das optimale Bauteil aus? Mit Hilfe von unzähligen Versuchen, Simulationen und Crashtests hat sich die Automobilindustrie immer mehr an die Antwort auf diese Frage herangetastet. Nun geben Fraunhofer-Forscher der Entwicklung einen weiteren Impuls.

Teile verändern sich während der Fertigung

Für gewöhnlich führen Ingenieure eine Reihe von virtuellen Tests durch. Dabei dienen bekannte Werkstoffeigenschaften als Wissensgrundlage. „Die physikalischen und mechanischen Charakteristika der Materialien in ihrem Ausgangszustand kennen wir sehr gut“, sagt Dr. Dong-Zhi Sun, Leistungsbereichsleiter am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg und Halle.

Doch im Laufe der Fertigungsprozedur verändern sich die Teile: Bei einer B-Säule etwa durchläuft der Werkstoff eine komplizierte Fertigungskette. Dabei verformt und dehnt er sich, kleine Schädigungen wie Porenbildung können entstehen. „Sollen solche Teile in Fahrzeugen verbaut werden, muss man ihre Deformationsgeschichte bei der Herstellung berücksichtigen“, erklärt Sun.

Deshalb haben die Forscher eine besondere Methode entwickelt: „Mit unserem Versagensmodell können wir Fertigungsprozesse besser simulieren“, sagt Sun. „Um die Herstellungsverfahren genau zu kennen, arbeiten wir mit Automobilbauern und Werkstoffproduzenten eng zusammen.“

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