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Published in:
02-02-2018 | Originalarbeit
Lab-2-Field Entwicklungsumgebung
Virtuelle Entwicklung und Optimierung verschleißbeständiger Komponenten
Published in: BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte | Issue 5/2018
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Zusammenfassung
Die Senkung von Entwicklungszeiten und Kosten sind wesentliche Treiber für die produzierende Industrie. Gerade die Entwicklung neuer Werkstoffe zeigt dahingehend ein großes Potential, dass die derzeit eingesetzten Standardentwicklungsprozesse extrem zeit- und kostenaufwendig sind.
In diesem Beitrag wird eine Lab-2-Field Methode vorgestellt, welche durch Verknüpfung von ausgesuchten Labortests mit einer numerischen Systemsimulation die Möglichkeiten der virtuellen Produkt- und Werkstoffentwicklung aufzeigt. Die Anwendbarkeit dieser Methode wird anhand eines Anwendungsfalles aus der Landwirtschaft (Kreiseleggenzinken) dargestellt mit dem Ziel, neue Verschleißschutzschichten zur Lebensdauererhöhung von Bodenbearbeitungsgeräten zu entwickeln.
Basierend auf dem Standard Verschleißtest mittels Reibrad (ASTM G65-04) werden Verschleißparameter für neue Werkstofftypen ermittelt. Mittels Finite Elemente Simulation wird dieser Test virtuell nachgerechnet und daraus Parameter für die Systemsimulation des gesamten Zinkens ermittelt. In dieser Systemsimulation wird die Feldanwendung unter Berücksichtigung der realen Belastungsdaten (Bodenbeschaffenheit, Fahrprofil, Pressungen, und mehr) abgebildet und in einem iterativen Prozess das zeitlich aufgelöste Verschleißbild ermittelt.
Die Validierung des Verschleißbildes mit realen Feldtests zeigt eine qualitativ gute Übereinstimmung. Ein Optimierungspotential der dargestellten Lab-2-Field Methode ist in der Wahl der Parameter für das Bodenmodell anzugeben.
Mit der präsentierten Methode wurde ein effizientes und kostensparendes Werkzeug zur Entwicklung neuer Verschleißschutzlösungen erarbeitet. Dabei können sowohl neue Werkstoffe als auch das Design von Komponenten hinsichtlich ihres realen Anwendungsgebietes entwickelt und optimiert werden.