Auslegung spritzgegossener Kunststoffzahnräder

Das Hauptziel des Projekts ist die Ausarbeitung eines Leitfades zur funktions-, material- und technologiegerechten Gestaltung von Kunststoffzahnrädern durch einen physikalisch begründeten und experimentell validierten Ansatz.

Kunststoffzahnräder weisen gegenüber metallischen Zahnrädern diverse Vorteile wie geringeres Gewicht, Trockenlauffähigkeit oder eine Eignung zur kostengünstigeren Massenproduktion auf. Allerdings müssen die Nachteile der niedrigeren mechanischen und thermischen Eigenschaften sowie der geringeren Genauigkeit durch konstruktive Maßnahmen kompensiert werden. Aktuell vorliegende Auslegungsmethoden weisen aber nur eine stark begrenzte Anwendbarkeit auf, da sie diverse kunststoffspezifische Eigenschaften (z.B. Viskoelastizität oder Schädigungsmechanismen) nicht berücksichtigen. Durch computertomographische Untersuchungen von Zahnrädern und für die Materialprüfung benötigten Zugproben zeigen sich zudem z. T. unterschiedliche Faserorientierungsverteilungen, sodass sich die Frage stellt, inwieweit die im Zugversuche ermittelten Materialkennwerte auf die Bauteilsimulation übertragbar sind. Ein Ansatz dem zu begegnen ist eine mikromechanische Simulationsreihe, um die ermittelten mechanischen Kennwerte auf die im Zahnrad vorherrschende Faserorientierung und deren Orientierungsgrad anzupassen oder den Eigenschafts-unterschied abzuschätzen und zu bewerten. Neben diesen mechanischen Eigenschaften erfordert die Multi-Physik-Simulation eine umfassende tribologische Charakterisierung im Trocken- und geschmierten Lauf.

Kompetenzfeld

Branchen

Projektstatus

  • Archiviert

Ansprechpartner

M.Eng.

Stefan Schmidt

Wiss. Mitarbeiter Mechanische Charakterisierung & Modellierung

Telefon: +49 631 2017 274

stefan.schmidt@ivw.uni-kl.de

Raum: 58/240

Dipl.-Chem.

Andreas Gebhard

Kompetenzfeldleiter Tribologie

Telefon: +49 631 2017 342

andreas.gebhard@ivw.uni-kl.de

Raum: 58/433

Förderungen

Das Projekt „Auslegung spritzgegossener Kunststoffzahnräder“ wird im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert (Förderkennzeichen 20379 N).