Schäume

Die Herausforderung: Nicht nur das Grundmaterial sondern auch die Poren entscheiden über die Performance.

Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften eignen sich Schaumstoffe für ein breites Spektrum von Anwendungen. Schaumstoffe spielen beispielsweise aufgrund ihrer geringen Dichte eine wichtige Rolle bei der Konstruktion von Leichtbauteilen:

  • Strukturschäume aus PMI (Polymethacrylimid) oder PET (Polyethylenterephthalat) werden in Verbindung mit Verbundwerkstoffen zu Sandwich-Bauteilen verarbeitet, die unter anderem in der Luftfahrt zum Einsatz kommen.
  • Partikelschäume, wie expandiertes Polystyrol (EPS) oder expandiertes Polypropylen (EPP), können zur Herstellung von Formteilen für die Verpackungsindustrie verwendet werden.
  • Einige Schaumstoffe wie EPP oder Metallschäume eignen sich aufgrund ihrer hohen Energieabsorption auch für den Einsatz in Crash-Absorbern.
  • Schaumstoffe sind dank ihrer zellularen Struktur, die größtenteils Lufteinschlüsse enthält, ein idealer Dämmstoff.

Um die typischen Kennwerte all dieser Schaumstoffeigenschaften zu ermitteln, ist ein immenser Versuchsaufwand erforderlich. Die Einflüsse unterschiedlicher Parameter wie Zellgrößen, Zellwanddicken oder Zellverteilung zu Beginn des Herstellungsprozesses zu ermitteln, ist ohne größere Anpassungen eine schwierige bis unmögliche Aufgabe.

GeoDict bietet eine umfassende Lösung für die Entwicklung von Schäumen

Digitales Materialdesign mit GeoDict ermöglicht es, alle Parameter vor der Fertigung zu variieren und hinsichtlich der Anforderungen an den Schaum zu optimieren. Nur die vielversprechendsten Konfigurationen werden anschließend als Prototypen hergestellt und stehen so für weitere Validierungen zur Verfügung.

Das digitale Materiallabor GeoDict bietet eine benutzerfreundliche Komplettlösung für die Entwicklung von maßgeschneiderten Schäumen. Der Workflow ist wie folgt: Proben vorhandener Materialien werden mit einem µCT gescannt und die Daten in die Software importiert, um ein 3D-Strukturmodell zu erstellen. An diesem 3D-Strukturmodell wird eine vollständige Analyse der geometrischen Eigenschaften, wie z.B. Zellgröße und Zellgrößenverteilung, durchgeführt.

Stehen keine Bilddaten zur Verfügung, können komplexe Mikrostrukturen direkt in GeoDict mit den Modulen FoamGeo und GrainGeo erzeugt werden. Basierend auf den Eigenschaften des digitalisierten Mikrostrukturmodells lassen sich die makroskopischen Materialeigenschaften des Schaums berechnen und vorhersagen. Hierfür steht eine Vielzahl von selbst entwickelten Lösern zur Verfügung, beispielsweise für Strukturmechanik, Leitfähigkeit oder Strömungsmechanik.

Sie haben Interesse? Unser Expertenteam für Digitale Werkstoffe steht Ihnen gerne für nähere Informationen zur Verfügung!

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Digitale Entwicklung von Schäumen mit GeoDict

Analysieren und verstehen Sie mechanische, geometrische und physikalische Eigenschaften Ihres Materials (z.B. Gewebe, Halbzeuge oder Polymere) auf der Mikroebene und optimieren Sie dieses auf Basis anschaulicher Simulationen. Die Math2Market bietet Ihnen mit GeoDict die Komplettlösung zur digitalen Materialforschung und -Entwicklung.

 

Digitale Werkstoff Forschung & Entwicklung mit GeoDict 2022

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Workshop: Simulation of foams - Image processing and pore analysis (part 1)

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Workshop: Simulation of foams - Image processing and pore analysis (part 2)

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Kompression eines Aluminiumschaums

Experiment im In-situ CT und Simulation in GeoDict im Vergleich.

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GeoDict Workflow Flyer

Generate and simulate foams with GeoDict

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Vielseitige Verwendung von Schäumen in der Industrie

Die GeoDict-Lösung für die Entwicklung von Schäumen

Das GeoDict-Paket umfasst neben der GeoDict Base alle notwendigen Module für die Forschung und Entwicklung von Schäumen.

Modulempfehlungen

Bildverarbeitung & BildanalyseImportGeo-Vol    
Charakterisierung & AnalysePoroDict + MatDict    
Modellierung & DesignGrainGeoFoamGeo   
Simulation & VorhersageDiffuDictConductoDictFlowDictElastoDictSatuDict

Welche Module für Sie am besten passen, ist abhängig von der Art Ihrer Anwendung.