Mit den gestiegenen Anforderungen an Kunststoffbauteile nimmt auch die Bedeutung der akustischen Bauteileigenschaften zu. Da für die Optimierung dieser Eigenschaften in der Praxis häufig aufwendige Bauteilversuche angestellt werden, beschäftigt sich das IKV schon seit mehreren Jahren mit der Entwicklung von Methoden zur virtuellen, akustischen Bauteiloptimierung. In diesem Zusammenhang wird eine kunststoffgerechte, auf bauteilunabhängig gemessenen Werkstoffparametern beruhende FEM-Simulationsmethodik weiterentwickelt, die eine realitätsnahe Vorhersage des Körperschallverhaltens beliebiger Bauteile ermöglicht. (Lesen Sie mehr über dieses Thema im PDF)

Um Kunststoffbauteile sicher auslegen zu können, ist es oftmals unabdingbar die Langzeiteigen-schaften des Werkstoffs zu kennen. Während des Einsatzes kann ein Bauteil unterschiedlichen Umgebungsmedien ausgesetzt werden. Kommt es zum Kontakt mit Medien, können sich die mechanischen Gebrauchseigenschaften des Bauteils stark verändern, ausgelöst durch die physikalischen und chemischen Wechselwirkungen mit dem Kunststoff. Der häufigste Ausfall von Kunststoffbauteilen ist dabei auf die Spannungsrissbildung zurückzuführen. (Lesen Sie mehr hier im PDF)

Die Kompetenz des IKV in der Bauteilauslegung liegt in der gesamtheitlichen Betrachtung des Bauteils. Dabei werden die angreifenden Lasten wie auch die Umgebungsbedingungen und der Herstellprozess in Simulation und Auslegung mit berücksichtigt. Auf Basis dieser Betrachtung hat das IKV kunststoffgerechte Materialmodelle und Simulationsketten entwickelt, die eine hervorragende Simulationsgüte und damit präzise Bauteilauslegung für verschiedenste Anwendungsfälle erlauben.

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Die Kompetenz des IKV in der Beschreibung und Simulation von Thermoplasten unter crashartigen Lasten liegt vor allem in der Berücksichtigung sämtlicher wesentlichen Einflussfaktoren auf das Werkstoffverhalten in der Simulation. Daher werden Modelle verwendet, die sowohl die plastische Verformung und die Dehnratenabhängigkeit des Materialverhaltens als auch das Versagen erfassen. Da für derartige Modelle kaum Materialdaten verfügbar sind, hat das IKV Vorgehensweisen und Software-Tools zur Ermittlung und Aufbereitung von Materialdaten entwickelt. Diese basieren auf Versuchsdaten aus Schnellzerreißversuchen und erzeugen über ein rechnergestütztes Optimierungsverfahren vollautomatisch Materialkarten in einem dem gewünschten FEM-Programm entsprechenden Format. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)

Kurzglasfaserverstärkte Kunststoffe werden zunehmend auch für dynamisch mechanisch beanspruchte Strukturbauteile eingesetzt. Zur Auslegung dieser Bauteile gegen schwingende Beanspruchungen werden mangels Alternativen in der Regel entweder kosten- und zeitaufwendige Bauteilwöhlerkurven an Musterbauteilen aufgenommen oder Unsicherheiten bei der Dimensionierung durch große Sicherheitsfaktoren ausgeglichen. Da dies zu hohen Entwicklungskosten und -zeiten bzw. zu erheblichen Überdimensionierungen führt, beschäftigt sich das IKV mit der Entwicklung simulativer Methoden zur Lebensdauerdimensionierung kurzglasfaserverstärkter Kunststoffbauteile. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)

Eine Stärke des IKV liegt in der vollständigen und durchgängigen Betrachtung des Entwicklungsprozesses von Kunststoffbauteilen. Das Bauteil wird dabei von der Idee bis zum fertigen Produkt durchgehend betrachtet. Ziel der Forschungsaktivitäten des IKV auf diesem Gebiet ist ein vollständig rechnergestützter Entwicklungsprozess, der es ermöglicht, das Kunststoffprodukt bereits in einer frühen Phase der Entwicklung virtuell zu analysieren und zu optimieren. In diesem Bereich der Produktentwicklung sorgt die Arbeitsgruppe „Werkstoffauswahl / kunststoffgerechte Bauteilauslegung“ für die Umsetzung der Forschungsinhalte in die industrielle Praxis. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)

Das Werkstoffverhalten von Elastomeren ist sehr komplex und geprägt von Nichtlinearitäten. Eine effiziente Auslegung ist nur durch den Einsatz von modernen Simulationsmethodiken gewährleistet. Die Stärke des IKV liegt hier sowohl in der realitätsnahen Bestimmung von Materialparametern als auch in der eigentlichen numerischen Bauteilauslegung mittels der Finiten-Elemente-Methode (FEM).

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Werkstoff- und Bauteilprüfung für die Formteilentwicklung
Eine große Stärke des IKV liegt in der Werkstoffprüfung von Thermoplasten und Elastomeren im Hinblick auf die Bestimmung von Werkstoffkennwerten für FEM-Simulationen oder andere Anwendungen wie der Ermittlung der Medienbeständigkeit von Kunststoffen. Des Weiteren steht eine umfassende Versuchstechnik zur Bauteilprüfung zur Verfügung. Resultierend aus den hohen Forschungsanforderungen führt ein qualifiziertes und motiviertes Team neben der Bestimmung von mechanischen Werkstoffkennwerten Bauteilprüfungen kostengünstig, zeitnah und kompetent als zuverlässiger Dienstleister durch. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)

Das Laserstrahlschweißen hat sich in den letzten Jahren aufgrund seiner verfahrensspezifischen Vorteile in der industriellen Praxis etabliert. Seit Mitte der 1990er Jahre beschäftigt sich das IKV intensiv mit dieser innovativen Fügetechnologie. Dabei wurden sowohl werkstofftechnische Fragestellungen behandelt als auch neue Verfahrensentwicklungen aufgezeigt, um das Anwendungsspektrums des Lasers in der Kunststofftechnik zu erweitern. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)

In der Kunststoffverarbeitung müssen häufig Fügeverfahren eingesetzt werden, um aus Einzelkomponenten ein funktionierendes Bauteilsystem zu realisieren. Hierzu stehen dem Anwender eine Reihe von Verfahren zur Verfügung, wobei die genaue Kenntnis der Fügeprozesse für einen erfolgreichen Einsatz in der industriellen Fertigung unumgänglich ist. Das IKV arbeitet seit Jahrzehnten auf diesem Gebiet und hat daher einen großen Erfahrungsschatz aufgebaut, auf den der Partner in der Industrie zur Lösung seiner schweißtechnischen Fragestellungen zurückgreifen kann. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)

Die Plasmatechnologie zur Funktionalisierung von Kunststoff-oberflächen wird seit mehr als zwei Jahrzehnten am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen erforscht. Der Fokus dieser Arbeiten liegt auf der Funktionalisierung von Kunststoffen zur Erzeugung neuartiger Oberflächeneigen-schaften. Damit lassen sich den Einsatzbereich einschränkende Eigenschaften wie beispielsweise die hohe Gasdurchlässigkeit (Permeation) ausgleichen. (Lesen Sie mehr hier im PDF)

Der Fokus dieser Arbeiten liegt auf der Funktionalisierung von Kunststoffoberflächen zur gezielten Erzeugung neuartiger und vom Werkstoff unabhängiger Oberflächeneigenschaften. Somit ist es beispielsweise möglich, die Adhäsions-, Barriere- oder Verschleißeigenschaften von Kunststoffbauteilen deutlich zu verbessern, ohne dabei die Eigenschaften des Bulkmaterials zu verändern. (Erfahren Sie mehr hier im PDF)