Lösungen für höhere Lebensdauer
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
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Leistungsgrenzen ausgelotet, ausgeschöpft und erweitert - langlebige Systeme
Ob Produktionsanlagen, Solarzellen oder Implantate: Alles sollte möglichst lange und vorhersagbar funktionieren. Langlebigkeit ist ein grundlegender Erfolgsfaktor. Schon bei der Entwicklung eines neuen Produkts ist es wichtig zu wissen, welche Lebensdauer es haben wird und ob sie ausreichend ist.
Das Leben eines Bauteils oder Systems bilden wir experimentell oder numerisch im Zeitraffer ab. Mit modernsten Methoden blicken wir in die Zukunft von Bauteilen, selbst wenn diese erst in den Köpfen der Entwickler existieren:
- Entwicklung und Bewertung von Fügetechnologien für Polymerfolien
- Eigenschaften und Einsatzverhalten von Dentalersatzwerkstoffen
- Modelle für die Plastizität und Schädigung von Werkstoffen
Entwicklung und Bewertung von Fügetechnologien für Polymerfolien
An Fügeverbindungen in Bauteilen aus Hochleistungsfolien (zum Beispiel flexible Dach- und Fassadenbauteile) werden hohe Einsatzanforderungen besonders an die mechanische Stabilität gestellt. Gleichzeitig muss das Fügeverfahren auch flexibel einsetzbar sein und verschiedene Schweißnahtgeometrien ermöglichen. Deshalb wird, neben der Optimierung der konventionellen thermischen Schweißverfahren, das Laserdurchstrahlschweißen von Polymerfolien weiter entwickelt. Dabei ist der Auftrag des für das Schweißen von transparenten Folien notwendigen Absorbermaterials ein entscheidender Prozessschritt. Sowohl das Folienmaterial als auch die Schweißverbindungen werden mit verschiedenen Verfahren einsatznah mechanisch geprüft und die Werkstoff- und Schweißnahteigenschaften zur Bewertung des Einsatzverhaltens der Folienbauteile genutzt.
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Eigenschaften und Einsatzverhalten von Dentalersatzwerkstoffen
Dentalkomposite unterliegen unter anderem mechanischen, chemischen, verarbeitungstechnischen und zunehmend ästhetischen Anforderungen. Die Entwicklung moderner Komposite stellt daher einen andauernden Verbesserungsprozess dar, bei dem immer wieder optimale Kompromisse eingegangen werden müssen, um den unterschiedlichen Ansprüchen zu genügen. Zusätzlich zu den Prüfungen, die in den gängigen Normen beschrieben sind, werden Methodiken entwickelt, die beispielsweise die Abrasionsbeständigkeit oder Polierfähigkeit der Werkstoffe aufzeigen, das Volumen- und Temperaturverhalten während Aushärteprozessen bestimmen oder die Spannungsentwicklung von Dentalkompositen durch die Lichthärtung oder Wasseraufnahme analysieren. Versiegler oder Adhäsive können mit einer selbstentwickelten Methodik im Minizugversuch oder auch im Scherversuch geprüft werden.
Abrasions- und Polierwirkung von
zahnmedizinischen Prophylaxepasten. (PDF)
Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften
von Dentalkompositen während der Aushärtung. (PDF)
Dentalmaterialien und Modelle Materialverhalten dental. (PDF)
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Mechanismenbasierte Modelle für die zeit- und temperaturabhängige Plastizität und Schädigung von Werkstoffen
Die mikrostrukturellen Vorgänge in Werkstoffen unter thermischen und mechanischen Lasten sind sehr komplex. Rein phänomenologische Modelle können häufig das Werkstoffverhalten nicht angemessen beschreiben. Deshalb werden mechanismenbasierte Modelle entwickelt, die die relevanten Verformungs- und Schädigungsmechanismen und damit die komplexen Zusammenhänge berücksichtigen. Die mechanismenbasierten Modelle lassen Rückschlüsse auf den Einfluss der Mehrachsigkeit zu und können, sofern sich die Mechanismen nicht ändern, das Werkstoffverhalten unter weitreichenden Belastungsbedingungen vorhersagen. Die Modelle werden in Finite-Elemente-Programme implementiert und können damit zur rechnerischen Optimierung von Bauteilgeometrie und Bauteillebensdauer eingesetzt werden.
Thermomechanische Ermüdung von Eisengusswerkstoffen. (PDF)
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