Als KMU sind wir ein gerne gesehener Partner in Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Seit Jahren sind wir im FKM-Arbeitskreis des Forschungskuratoriums Maschinenbau des VDMA tätig. Durch die Beteiligung an zahlreichen projektbegleitenden Ausschüssen und am Redaktionskreis leisten wir einen aktiven Beitrag zur Weiterentwicklung der FKM-Richtlinie. Für unsere Kunden heißt das: wir sind auf dem aktuellen Stand der Entwicklung und noch ein Stückchen weiter.
Neben unseren Aktivitäten im FKM-Arbeitskreis sind wir regelmäßig in Arbeitskreisen der FOSTA tätig, z.B. zum Thema Kleben hochdynamisch belasteter Bauteile.
Regelmäßig initiieren wir eigene Forschungs- und Entwicklungsprojekte und setzen diese gefördert oder mit internen Mitteln um.
Unser aktuelles Forschungsprojekt:
Ziel des Vorhabens:
Es soll ein Verfahren entwickelt werden, um den nummerischen Nachweis von Schweißnähten nach dem Kerbspannungsverfahren vollständig zu automatisieren. Für den Nachweis nach FKM-Richtlinie sind drei Spannungskomponenten notwendig. Zwei Komponenten können nummerisch mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) örtlich ermittelt werden. Die dritte Komponente parallel zur Schweißnaht muss im Nachweis als globale Größe im Querschnitt (Nennspannung) angegeben werden. Die Ermittlung dieser Nennspannung ist nur bei wenigen, einfachen Strukturen (stabförmige Strukturen aus dem Stahlbau) möglich. Zu allen anderen Strukturen aus der industriellen Anwendung lassen sich Nennspannungen nicht automatisiert ermitteln. Hier soll das Vorhaben Abhilfe schaffen. Zwischen der örtlichen Spannung parallel der Naht und der Nennspannung besteht ein komplexer von der Geometrie und vom Spannungsverlauf abhängiger Zusammenhang. Dies konnte ihf in ersten Voruntersuchungen zeigen. Der Zusammenhang soll genutzt werden, um mit Hilfe von neuronalen Netzen die Nennspannung näherungsweise abzuschätzen. Damit wird ein wirtschaftlicher, vollständig automatisierter Nachweis möglich.
Unser letztes Forschungsprojekt gefördert vom Land Hessen Staatskanzlei und der WIBank:
Schweißnähte sind eines der wichtigsten Verbindungsmittel in der Technik. Bei wechselnder Belastung sind sie in den allermeisten Fällen die versagenskritischen Schwachstellen. Der Nachweis von Schweißnähten erfolgt nach verschiedensten Regelwerken je nach Einsatz der Schweißnaht.
Die Bewertung von Schweißnähten ist, auch in der simulationsgetriebenen Produktentwicklung, eine Herausforderung. Aufgrund der besonderen Eigenschaften der Schweißnähte sind aufwändige rechnerische Methoden zur Führung des Nachweises erforderlich.
Im Rahmen dieses Projektes soll in einem Zeitraum von November 2020 bis Ende Oktober 2022 wurde eine Software erstellt, die einen Schweißnahtnachweis entsprechend FKM-Richtlinie, Eurocode oder IIW-Richtlinie vollautomatisiert und richtlinienkonform und damit prüffähig durchführt. Aktuelle Forschungsergebnisse und die geplanten Erweiterungen in der FKM-Richtlinie sowie dem Eurocode sind dabei ebenfalls berücksichtig worden.
Unterstützt wird ein automatisierter Nachweis mittels Struktur- oder Kerbspannungen, die auf Basis eines FE-Modells durch die Software ermittelt wurde. Schnittstellen zu ANSYS, Abaqus und HyperWorks wurden implementiert. Um die Automatisierungspotentiale zu erschließen, waren insbesondere bei der Erkennung der lokalen Nahtsituation durch die Software Innovationen, z.B. durch den Einsatz von Verfahren der Mustererkennung, erforderlich, die im Rahmen des Projektes umgesetzt wurden.
Begleitet wurde dieses Projekt durch unseren Verbundpartner, der Technische Universität Darmstadt, durch das Institut für Stahlbau und Werkstoffmechanik mit dem Fachgebiet Werkstoffmechanik (IFSW) und Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM).
Durch die geplanten Arbeiten der wissenschaftlichen Projektpartner wurde die Anwendbarkeit der Struktur- und Kerbspannungskonzepte für weitere in der Praxis übliche Nahttypen (Steckschweißverbindungen) und Nachweissituationen (Nahtende, Nahtwurzel) untersucht, die aktuell in den Richtlinien nicht berücksichtigt sind und daher in der Praxis offene Fragen aufwerfen. Die gewonnen Erkenntnisse wurden im Anschluss durch ihf in der Software implementiert und somit in die industrielle Anwendung übertragen.
Die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bestehen in einer erheblichen Beschleunigung des normativen Nachweisvorgangs und höherer Sicherheit durch eine erhöhte Nachweisdichte.
Ermöglicht wurde uns dieses Projekt durch eine finanzielle Förderung des Landes Hessen in Zusammenarbeit mit der WIBank.
