Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWMElastomere Koppelelemente in Lärmschutzwänden müssen bis zu 50 Jahre teilweise extremen klimatischen und mechanischen Belastungen widerstehen. Das Fraunhofer IWM entwickelt eine wissenschaftlich fundierte Methodik zur Lebensdauervorhersage mittels Temperatur-Zeit-Superposition, kombiniert mit innovativen Prüfverfahren zur In-situ-Bestimmung des Ist-Zustandes alternder Infrastruktur. Projektergebnis sind praxistaugliche Werkzeuge zur Materialqualifikation, die weit über den Bahnbereich hinaus für alle Branchen mit elastomeren Dichtsystemen unter Umwelteinfluss relevant sind, vom Fassaden- bis zum Anlagenbau.
Untersuchung des Langzeitverhaltens elastomerer Koppelelemente bei Lärmschutzwänden unter Umweltexposition
Laufendes Forschungsprojekt
Projektbeschreibung
Marktbedarf und Herausforderungen
Elastomere Koppelelemente (EPDM, CR, Sylomer) entkoppeln Bauteile von Lärmschutzwänden und sollen über 50 Jahre funktionsfähig bleiben. Sie sind dabei kombinierten Belastungen aus Klima (UV, Feuchte, Temperatur), Schadstoffen (Bremsstäube, Ozon, NOx/SOx) und mechanischen Einwirkungen (Eigengewicht, aerodynamische Beanspruchung durch Zugdurchfahrten) ausgesetzt. Bestehende Regelwerke berücksichtigen diese Überlagerungen kaum, wodurch belastbare Lebensdauernachweise fehlen und Betreiber vor unklaren Instandhaltungsrisiken stehen.
Lösungsansatz des Projekts
Das Fraunhofer IWM entwickelt, gestützt auf eine umfassende Regelwerks- und Literaturanalyse, ein priorisiertes Wirkmodell der Alterungseinflüsse sowie einen Design-of-Experiment-Versuchsplan. Mittels Temperatur-Zeit-Superposition werden Masterkurven für zentrale mechanische Eigenschaften erstellt, die eine Extrapolation auf 50 Jahre erlauben. Parallel werden zwei zerstörungsfreie In-situ-Prüfmethoden (Härtemessung, Ultraschall) für die Praxis erprobt und validiert.
Beitrag zur Bewältigung der Herausforderungen
Das Projekt liefert eine validierte, praxistaugliche Methodik zum Verwendbarkeitsnachweis elastomerer Bauteile inklusive Risikomatrix, Entscheidungsflussdiagramm und Vorschlägen zur Optimierung von Inspektionszyklen. Diese Bausteine fließen direkt in eine mögliche Fortschreibung des EBA-Regelwerks ein und schaffen eine belastbare, wissenschaftlich abgesicherte Grundlage für sichere und wirtschaftliche Betriebsentscheidungen.
Das Fraunhofer IWM leitet das Projekt und erarbeitet:
(1) eine strukturierte Analyse von Regelwerken und Wissenschaftsstand inkl. identifizierter Lücken; (2) ein Wirkdiagramm und eine Risikomatrix zur Priorisierung der Alterungseinflüsse sowie einen TTS-Versuchsplan; (3) umfassende experimentelle Daten und Masterkurven zu mechanischen Eigenschaften (Härte, Festigkeit, Elastizität, Dämpfung) unter thermischer, UV-, statischer und zyklischer Belastung; (4) eine Validierung des Modells anhand von Feld-, Labor- und Realbauteildaten; (5) konkrete Bausteine für die EBA-Regelwerksfortschreibung sowie eine Bewertung optimierter Inspektionsmethoden und -zyklen inkl. zwei erprobter In-situ-Prüfverfahren.
Auftraggeber
