ZIM fördert TIME bei Traglast- und Crash-Simulation

ZIM fördert TIME bei Traglast- und Crash-Simulation

„HyTraCra“ – hybrides Werkstoff-Modell für beste Schweißergebnisse ohne Feldversuche

Beim steigenden Fachkräftemangel gerade in der Schweißtechnik helfen nur noch Automatisierung und Digitalisierung. Einen Beitrag dazu soll das HyTraCra-Projekt leisten, das für Hybride Werkstoffmodelle für die Traglast- und Crash-Simulation steht. In der Praxis bedeutet dies: aufwendige Schweiß- und Zugversuche sollen durch numerische Simulationen ersetzbar werden.

Digitalisierung und Automatisierung funktionieren aber nur, wenn die Simulation die Praxis ausreichend gut wiedergibt. Ziel des aktuellen ZIM-Projektes ist daher, eine robuste und kostengünstige Vorgehensweise zur Ermittlung von konsistenten Materialdaten zu mechanischen Eigenschaften, wie E-Modul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung sowohl für die Schweiß- als auch für die Crash-Simulation zu ermitteln. Die Schweißstruktur-Simulation ermöglicht die Berechnung des Gefüges nach dem Schweißen. Die Crash-Simulation kann die mehrphasige heterogene Materialstruktur nach dem Schweißen aber bisher nicht verwenden. Das wollen die TIME-Experten lösen.

Simulation spart Unternehmen Zeit und Kosten

„Derzeit fehle es an Daten, um überhaupt das Materialverhalten während des Schweißprozesses simulieren zu können“, weiß TIME-Projektleiter Tobias Giresser. „Unsere Arbeiten sollen daher die Grundlage für den Prototyp eines hybriden Softwaretools bilden.“ Das Technologie-Institut für Metall & Engineering (TIME) in Wissen/Rheinland-Pfalz beherrscht beides: das echte Schweißen wie die Simulation. „Also können wir verlässlich validieren, ob Theorie und Praxis übereinstimmen“, so Giresser. Denn TIME gehört zu den wenigen Einrichtungen in Deutschland, die sich überhaupt mit Schweißstruktur-Simulation beschäftigen.

Giresser: „Wer Prozesse simulieren kann, spart massiv bei praktischen und kostenaufwändigen Versuchen.“ Im Projekt sollen in der Hauptsache zwei Aspekte zum Tragen kommen: die Materialdaten-Erstellung für die Schweißstruktur-Simulation mit phasenabhängigen Belastungsgrenzkriterien unter Berücksichtigung von Gefügeumwandlungen und die Materialdaten-Erstellung für die Crash-Simulation auf der Grundlage der Materialdaten aus der Schweißstruktur-Simulation.

Softwaretool soll Materialkarten erstellen helfen

„Der Prototyp I wird bereits eine erste Auswertungsmethode enthalten, die das mehrphasige Materialmodell aus der Schweißsimulation in eine einphasiges Materialmodell mit Versagenskriterium für die Crashsimulation überführt und dabei die Materialzustände im Naht- und Wärmeeinflusszonenbereich abdeckt“, erklärt der TIME-Experte. Damit soll es gelingen, aufwendige Schweiß- und Zugversuche durch numerische Simulationen zu ersetzen. Die Projektlaufzeit ist 31. Juli 2023 geplant. TIME-Projektpartner dabei ist die Dr.Loose GmbH, Walzbachtal, das spezialisiert ist auf die schweißtechnische Analyse und Beratung von Unternehmen.

Durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie marktorientierte technologische Forschungs- und Entwicklungsprojekte der innovativen mittelständischen Wirtschaft in Deutschland. Damit sollen Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit von Firmen nachhaltig unterstützt werden.

Kleine und mittelständische Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die mit ihnen zusammenarbeiten, erhalten Zuschüsse für anspruchsvolle Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die zu neuen Produkten, technischen Dienstleistungen oder besseren Produktionsverfahren führen. „Wesentlich für eine Bewilligung sind der technologische Innovationsgehalt sowie gute Marktchancen der geförderten FuE-Projekte“, sagt Dr. Ralf Polzin, Geschäftsführer von TIME in Wissen.

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