Hochgeschwindigkeitsprüfung von Leichtbauwerkstoffen für die Automobilindustrie

Der Lehrstuhl für Leichtbau im Automobil (LiA) der Fakultät Maschinenbau an der Universität Paderborn erarbeitet neue Leichtbaulösungen für die Automobilindustrie. Zur Validierung von neuen Werkstoffkonzepten und Simulationsmodellen setzen die Forscher des LiA eine servohydraulische Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine HTM 8020 von ZwickRoell ein.

HTM 8020

Ressourcenknappheit und die Notwendigkeit Emissionen zu reduzieren, erfordern ein Umdenken in der Automobilindustrie. Leichtbaukonzepte aus hochfesten Stählen und Leichtbaumaterialien wie Aluminium und faserverstärkten Kunststoffen tragen dazu bei, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren und Emissionsrichtlinien einzuhalten. Zur Optimierung und Validierung von Werkstoffkonzepten und Materialmodellen werden am LiA quasistatische, zyklische und hochdynamische Testreihen durchgeführt. Für Zug-, Umform- und Druckversuche bei unterschiedlichen Temperaturen und hohen Prüfgeschwindigkeiten nutzt das Institut die Prüfmaschine HTM 8020. Mit ihr lässt sich zum Beispiel das dehnratenabhängige Werkstoffverhalten mit einer maximalen Nennkraft von 80 kN und einer Prüfgeschwindigkeit von bis zu 20 m/s untersuchen. Man entschied sich beim LiA für diese Prüfmaschine, da die HTM 8020 höchste Flexibilität bietet und zugleich die Integration optischer Messsysteme, wie einer 3D-Hochgeschwindigkeitskamera und eines Hochgeschwindigkeits-Thermografiesystems, ermöglicht.

Abgestimmt auf die jeweilige Prüfung lässt sich das notwendige Equipment in den Prüfraum der HTM 8020 einbauen und bei Temperaturen von -70 °C bis 350 °C prüfen. Die optischen Messsysteme gewährleisten dabei eine kontaktlose und simultane Messung des Dehn- und Temperaturfeldes auf der Probenoberfläche, was einen Mehrwert für den späteren Abgleich mit der numerischen Simulation darstellt. Ein Schutzgehäuse und die hydraulische Sicherheitsschaltung garantiert den Schutz des Bedienpersonals während der Hochgeschwindigkeitsversuche.


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