DFG-Projekt Naturstoffschneiden

Ausschnitt Ausschnitt Schuldt 2016 -- bearbeitet — Schneiden von Naturstoffen mit der Messerklinge (Schuldt 2016)

Das Deformationsverhalten und die Bruchcharakteristik von Naturstoffen hängen in hohem Maße von der Geschwindigkeit der Deformation im Material ab.

Soll beispielsweise in einem Molkereibetrieb Käse mit der Messerklinge portioniert werden, kann sich der Verlauf des Schneidprozesses stark verändern, wenn die Schnittgeschwindigkeit variiert wird: Bei niedrigen Geschwindigkeiten gehen dem Bruch des Materials sehr große, inelastische Deformationen voraus. Große Schnittgeschwindigkeiten führen hingegen zu einem spröden Versagen. Während ersteres in ungleichmäßigen Trennflächen resultieren kann, entstehen in letzterem Fall während des Schneidprozesses mitunter Materialsplitter, welche zu Produktionsstörungen führen können.

Ziel dieses Projektes ist die Analyse der komplexen mechanischen Phänomene im Schneidvorgang von Naturstoffen.
Dazu wird ein Rissphasenfeldmodell entwickelt, mit welchem das geschwindigkeitsabhängige Verhalten der Materialien abgebildet werden kann. Im Vordergrund steht dabei die Modellierung des Überganges von der duktilen zur spröden Bruchcharakteristik.

In Kooperation mit der Professur für Lebensmitteltechnik der TU Dresden werden hierzu experimentelle Untersuchungen an einem Modell-Stoffsystem durchgeführt. Diese bilden neben vorliegenden Ergebnissen von Schneidversuchen den Ausgangspunkt für die Modellierung des Materialverhaltens und können zur Validierung des entwickelten Modells herangezogen werden.