HYSTERESIS

Zyklisch-dynamische Eigenschaften von Partikelschäumen

Partikelschäume zeichnen sich aus durch eine einzigartige Kombination von geringer Dichte, hoher mechanischer Energieabsorption, großer Gestaltungsfreiheit sowie geringen Herstellungskosten, und werden in vielen Einsatzgebieten genutzt. Durch Auswahl der Verarbeitungsparameter können die Eigenschaften der Zellstruktur und damit das Verhalten der Formteile an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Nach dem Stand der Forschung bestanden jedoch signifikante Unsicherheiten bezüglich der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Partikelschäumen.

So kommt es etwa bei globaler Druckbelastung innerhalb der Zellstruktur lokal zu Biegung, Beulen oder Zugversagen. Das mechanische Verhalten wird zudem maßgeblich durch das eingeschlossene Zellgas und dessen Kompression beeinflusst. Sowohl die Interaktion zwischen Zellgas und Zellstruktur als auch die Phänomenologie bei schwingender Belastung standen im Fokus des Vorhabens.

Mit Hilfe einer im Vorhaben entwickelnden Prüfmethodik zur Durchführung von umgebungsdruckabhängigen Kompressionsversuchen wurden die Wechselwirkungen zwischen Zellgas, Zellstruktur und Grundpolymer untersucht. Andererseits wurden die zeitabhängigen mechanischen Eigenschaften des Partikelschaums bis Druckschwell-Belastung analysiert.

Schließlich wurde eine Modellierungs- und Simulationsmethodik zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens von Partikelschaumstoffen unter Kompressionslast entwickelt, die dem Einfluss des eingeschlossenen Zellgastes Rechnung trägt.