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Fraunhofer-Allianz Adaptronik

Piezobasierte Prüftechnik zur dynamischen Charakterisierung von Elastomerbauteilen

Abb.1: Prüfaufbau mit piezobasierter Prüftechnik.
Abb. 2: Kraft/Weg – Hystereseschleife eines VDA-Probekörpers bei einer Prüffrequenz von 580 Hz.
Abb. 3: Inertialmassenaktor mit vier parallel geschalteten Piezoaktoren.

Im Rahmen der Produktentwicklung im NVH-Bereich gilt die Prüfung und Charakterisierung von Materialien und Bauteilen als essentieller Bestandteil. Zu diesem Zweck ist eine zuverlässige experimentelle Kennwertermittlung erforderlich, um eine Beurteilung der Bauteileigenschaften sowie deren Auslegung hinsichtlich der gewünschten Systemcharakterisitik zu gewährleisten. Die dynamische Transfersteifigkeit ist dabei ein wichtiger Kennwert. Sie kennzeichnet in komplexen Größen das vibro-akustische Transferverhalten und beschreibt die Trägheits-, Federungs- sowie Dämpfungseigenschaften bei verschiedenen Frequenzen. Üblicherweise erfolgt die dynamische Charakterisierung von Elastomerbauteilen (NVH-Bauteile) meist mit hydraulischen Prüfmaschinen, was die Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Messergebnisse besonders auf niedrige Prüffrequenzen beschränkt.

Am Fraunhofer LBF wird zur Ermittlung des dynamischen Transferverhaltens von Elastomeren das Konzept der hybriden Prüftechnik verfolgt.

In technologischer Hinsicht verbindet dieses Konzept klassische Ansätze der Servohydraulik mit neuartiger hochdynamischer Piezoaktorik, um dadurch den mit üblichen Materialprüfanlagen realisierbaren Prüffrequenzbereich zu erweitern. Den dynamischen Signalanteilen der Piezoaktorik (Inertialmassenaktor mit vier parallel geschalteten piezokeramischen Aktoren) können statische Signalanteile mittels Servohydraulik überlagert werden. Die momentane Leistungsfähigkeit der Prüfanlage ermöglicht die dynamische Charakterisierung von NVH-Bauteilen im Prüffrequenzbereich von 0 Hz bis 1000 Hz mit einer maximalen statischen Vorlast von 14 kN. Das Verhältnis Prüffrequenz und erreichbare Kraft- und Wegamplitude ist abhängig vom Probenmaterial.

Die Prüfungen werden entsprechend den anwenderspezifischen Vorgaben des VDA sowie in Anlehnung an die neuesten DIN-Normen zum Thema „Vibro-akustische Transfereigenschaften elastischer Elemente“ durchgeführt.

 

Kundennutzen

Mit dieser Technologie können Kundenwünsche bzgl. der dynamischen Charakterisierung von Elastomerbauteilen sehr individuell und differenziert erfüllt werden. Denkbar ist zudem die Integration dieser Technologie in die für diesen Einsatzzweck bereits üblichen servohydraulischen Prüfanlagen, um durch eine solche Erweiterung deutlich höhere Prüffrequenzen zu realisieren.