Münchner Ingenieure entwickeln Verfahren zur exakteren Prognose von Hohlkammerdichtungen
Erstmals wird bei den Berechnungen die Luft in den Dichtungen berücksichtigt
Die Dichtung verfärbt sich von blau nach gelb und wird schließlich rot. „Viel zu weich“, ist der Kommentar von Michael Probst, Vorstand der ISKO engineers AG in München. Auf dem Bildschirm erscheint das simulierte Verhalten von Hohlkammerdichtungen etwa beim Schließen eines Pkw-Kofferraumdeckels. „Wäre die Dichtung so in das Auto eingebaut worden, könnte das Schäden am Fahrzeug hinterlassen“, so Probst. Werden Dichtungen nicht richtig dimensioniert und auf die Anforderungen abgestimmt, kann es schnell zu unangenehmen Zwischenfällen für den Autofahrer kommen. Denn sind Dichtungen zu weich, schlägt Blech auf Blech – es kommt zu Lackschäden. Sind sie aber zu hart, so springt beim Zuschlagen der Deckel wieder auf und könnte im schlimmsten Fall den Autofahrer verletzen. Damit es erst gar nicht so weit kommt, hat das Ingenieurbüro ISKO engineers eine Methodik entwickelt, die es ermöglicht, auch die Luft in den Hohlkammerdichtungen in die Kalkulation mit einzubeziehen.
Bisher hat es laut Michael Probst keine Möglichkeit gegeben, in der täglichen Praxis der Entwicklung zu prognostizieren, wie sich die Luft in einer solchen Dichtung bei einer Verformung verhält. „Die Luft hat aber einen wesentlichen Einfluss auf das Verhalten einer Hohlkammerdichtung“, so der Ingenieur. In einem bestimmten Zeitraum muss das Dichtungsmaterial so viel wie nötig und darf aber nur so wenig wie möglich nachgeben – so dass im Ernstfall die Karosserie unversehrt bleibt. Dazu muss zum Beispiel festgelegt werden, wie viele und wie große Löcher in dem Material sein müssen, damit die Luft beim Zuklappen ideal entströmt.
Bessere Produkte in kürzerer Zeit mit Hilfe der Computersimulation
„Mit Hilfe einer Computersimulation können teure Realtests mit Prototypen vermieden werden“, so Probst. Die aufwendige Trial-and-Error-Methoden entfällt, wodurch die Entwickler sehr viel Zeit sparen. „Auch die Qualität des Produktes steigern wir durch frühzeitige Simulationen, mittels derer wir auch ohne Realtests eine sehr viel höhere Zielgenauigkeit als mit herkömmlichen Methoden haben.“ Die Ingenieure von ISKO nutzen für ihre Analyse die Finite Elemente Methode (FEM für Strukturberechnung) direkt gekoppelt mit der Finite Volumen Methode (FVM für Strömungsberechnung). Beide Verfahren basieren darauf, dass ein Bauteil – hier das Dichtungsmaterial sowie die darin enthaltene Luft – in endlich viele Elemente zerlegt werden kann, die die Geometrie und das Material des Objekts darstellen. So kann das Verhalten der Bauteile numerisch beschrieben und am Computer vorhergesagt werden.
Je mehr über die Belastungen der Dichtung, wie Verschiebungen oder Temperaturen, bekannt ist, umso genauer wird die Prognose. „Daher ist unsere Technik, die Luft in die Berechnungen einzuschließen, ein großer Schritt für die Genauigkeit der Analyse“, so Probst. Kennlinien, Verformungen, Spannungen, Geschwindigkeiten und Drücke können so festgestellt werden und erlauben es den Entwicklern ohne die Konstruktion mehrerer Prototypen schnell eine neue Dichtung zu entwickeln.
