Siegen

Modelle für die Industrie: Uni Siegen erforscht Moosgummi

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In dem neuen Projekt an der Universität Siegen wird der Einfluss der Mikrostruktur auf das dynamische Materialverhalten von Elastomerschäumen untersucht. Foto: Carsten Schmale/Universität Siegen

Er ist elastisch, die Oberfläche ist glatt, die Zellen im Inneren aber offen: Moosgummi. Der Schaumstoff zeichnet sich durch eine hohe Druckelastizität aus und wird häufig zur Abdichtung von Behältern oder Gehäusen genutzt. Zum innovativen Einsatz von Moosgummi bei hochtechnologischen Produkten forscht die Arbeitsgruppe von Kerstin Weinberg am Lehrstuhl der Festkörpermechanik an der Universität Siegen.

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Moosgummi ist ein gemischtzellig getriebener Gummiwerkstoff. Solche geschäumten Elastomere finden in diversen Industriezweigen ein breites Anwendungsspektrum, zum Beispiel bei Dichtungs-, Wärmedämmungs- und Schallschutzsystemen. Diese Systeme erhielten im vergangenen Jahrzehnt durch computergestützte Verfahren einen enormen Entwicklungsschub. Damit stiegen aber auch die Anforderungsprofile, wobei vermehrt die Dämpfungseigenschaften in den Fokus rücken. Das teilt die Uni Siegen mit.

Was das Deformationsverhalten beeinflusst

In Weinbergs Projekt wird nun der Einfluss der Mikrostruktur auf das dynamische Materialverhalten von Elastomerschäumen systematisch untersucht. Die mechanischen Eigenschaften eines geschäumten Elastomers hängen sowohl vom Matrixmaterial als auch von der Mikrostruktur ab. Mit zunehmender Porosität steigt der Einfluss der Mikrostruktur auf das mechanische Deformationsverhalten.

Mithilfe experimenteller Versuche an Elastomerproben aus der Industrie und additiv gefertigten Schaumstrukturen können Material- und Strukturparameter bestimmt werden und das Materialverhalten durch computergestützte Verfahren simuliert werden. Für Simulationen mit kommerzieller Software, die im digitalisierten Bauteildesignprozess bei mittelständischen Unternehmen weit verbreitet sind, werden einfache Materialmodelle benötigt, die die Realität dennoch bestmöglich abbilden.

Nah am Puls der Industrie

Im Falle von Moosgummi fehlt es der Industrie jedoch derzeit an diesen praxistauglichen Modellen. Bei diesem Projekt werden zwei neue Modellierungsansätze entwickelt. Abschließend werden reale Bauteil-Simulationen aus der Praxis beteiligter Unternehmen mit den Materialmodellen durchgeführt und überprüft.

Das Forschungsvorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) wird durch das Bundeswirtschaftsministerium mit 400.000 Euro finanziert. Neben den Siegener Wissenschaftlern ist auch das Deutsche Institut für Kautschuktechnologie (DIK) in Hannover als zweite Forschungseinrichtung beteiligt. Eine Besonderheit von IGF-Projekten ist, dass auch kleine und mittlere Unternehmen unmittelbar am Projekt beteiligt sind.