Moosgummi: Praxisnahe Materialmodelle für die Industrie gesucht

Den Einfluss der Mikrostruktur auf das dynamische Materialverhalten von Elastomerschäumenn will Prof. Dr. Kerstin Weinbergem in ihrem neuen Projekt untersuchen.

Foto: Carsten Schmale

Moosgummi ist elastisch, hat eine glatte Oberfläche und offene Zellen im Inneren. Der Schaumstoff zeichnet sich durch hohe Druckelastizität aus und wird oft zur Abdichtung von Behältern oder Gehäusen verwendet. Die Forschungsgruppe von Prof. Dr.-Ing. Kerstin Weinberg untersucht am Lehrstuhl für Festkörpermechanik innovative Anwendungen von Moosgummi in hochtechnologischen Produkten.

Klimapositive Baustoffe reduzieren CO2-Emissionen

Entwicklungsschub für Moosgummi

Moosgummi ist ein gemischtzelliges Gummimaterial. Solche geschäumten Elastomere werden in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, etwa in Dichtungs-, Wärmedämmungs- und Schallschutzsystemen. Diese Systeme haben im letzten Jahrzehnt durch computergestützte Verfahren einen großen Entwicklungsschub erfahren, was auch die Anforderungen an die Dämpfungseigenschaften erhöhte.

Internationaler Standard liefert Basis für KI-Training

Praxistaugliche Modelle für Moosgummi fehlen bislang

Im neuen Projekt von Prof. Dr.-Ing. Kerstin Weinberg wird der Einfluss der Mikrostruktur auf das dynamische Materialverhalten von Elastomerschäumen systematisch untersucht. Die mechanischen Eigenschaften eines geschäumten Elastomers hängen sowohl vom Matrixmaterial als auch von der Mikrostruktur ab. Mit zunehmender Porosität beeinflusst die Mikrostruktur das mechanische Deformationsverhalten stärker. Durch experimentelle Versuche an Elastomerproben aus der Industrie und additiv gefertigten Schaumstrukturen können Material- und Strukturparameter bestimmt und das Materialverhalten durch computergestützte Verfahren simuliert werden. Für Simulationen mit kommerzieller Software, die im digitalisierten Bauteil-Designprozess bei mittelständischen Unternehmen weit verbreitet ist, werden einfache Materialmodelle benötigt, die dennoch die Realität bestmöglich abbilden. Der Industrie fehlen derzeit jedoch praxistaugliche Modelle für Moosgummi. Im Rahmen des Projektes werden zwei neue Modellierungsansätze entwickelt. Abschließend werden reale Bauteil-Simulationen aus der Praxis beteiligter Unternehmen mit den Materialmodellen durchgeführt und experimentell überprüft.

Forschung für ein innovatives Werkstoffdesign

Förderung durch das Bundeswirtschaftsministerium

Mit 400.000 Euro gefördert wird das Forschungsvorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Neben den Siegener Wissenschaftler*innen ist als zweite Forschungseinrichtung ebenfalls das Deutsche Institut für Kautschuktechnologie (DIK) in Hannoverbeteiligt. Dabei haben IGF-Projekte eine Besonderheit: Es sind auch kleine und mittlere Unternehmen (KMU) unmittelbar im Projekt involviert. Damit erhalten auch KMU einen direkten Zugang zu praxisorientierter Forschung, was die Wettbewerbsfähigkeit des Mittelstands stärkt.