Bestimmung des Verformungsverhaltens mit dem ARAMIS – System (Fa. GOM)

Die modernen Stahlwerkstoffe im Automobilbau zeichnen sich durch gute Festigkeiten bei gleichzeitig gutem Verformungsverhalten aus. Darüber hinaus zeigen diese Werkstoffe bei den im Crashfall auftretenden hohen Verformungsgeschwindigkeiten ein besonders gutes Verfestigungsverhalten auf. Für den Crash werden an neuen Stahlwerkstoffen Kennwerte für die Simulation mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitszugversuchen ermittelt.

Im Gegensatz zum quasistatischen Zugversuch sind beim Hochgeschwindigkeitszugversuch erhöhte Anforderungen an die realisierbaren Abzugsgeschwindigkeiten der Zugmaschine und deren Spanntechnik gestellt.Denn zum Zeitpunkt der Krafteinleitung werden Schwingungen verursacht, welche die ganze Maschine- besonders den Kraftstrang- zum Schwingen anregen. Die Messung wird möglichst dicht an der Probe oder gar auf der Probe realisiert, um eine möglichst schwingungsdämpfende Messung für die Kraft und Weginformation zu gewährleisten Solche Messungen werden  dabei in der Regel mit Dehnungsmessstreifen (DMS) durchgeführt. Dabei werden die DMS in einem quasistatischen Vorversuch kalibriert und auf den Kraftstrang oder eben direkt auf der Probe aufgeklebt. Durch das Aufkleben des DMS wird das Dehnvermögen im Messteil behindert. Hierdurch kann das Messergebnis verfälscht werden.

Zur Bestimmung des lokalen und globalen Verformungsverhaltens von Werkstoffen und Bauteilen haben sich daher inzwischen berührungslos arbeitende, optische Systeme etabliert.
Zu einem solchen System gehört auch ARAMIS der Gesellschaft für optische Messtechnik mbH (GOM) in Braunschweig. ARAMIS arbeitet mit hochauflösenden Hochgeschwindigkeitskameras, einem verstellbaren Kameraträger mit Beleuchtungseinheiten sowie der entsprechenden Hard- und Software zur Datenerfassung und Auswertung. Die Werkstoffprobe wird mit einem stochastischen Objektraster versehen. Dieses wird manuell aufgetragen und bildet ein einzigartiges Muster auf der Probe. Während des Versuchs erfasst die Kamera eine Bildserie des Verformungsprozesses.

Die Auswertung der Bilder beruht auf der Aufteilung der Probenoberfläche in sogenannte Facetten. Durch das einzigartige Muster ist jede Facette eindeutig beschrieben und allen Bildern der Serie exakt zuzuordnen. Anhand der Bildserie (Bild 1) wird die Weginformation (Verschiebung) gegenüber dem Ruhezustand jeder Facette ermittelt. So erhält man Messdaten über Dehnungen an der Probe ohne sie zu beeinflussen. Die gewonnenen Daten werden zusammen mit den ermittelten Kraftwerten zur Berechnung des Spannungs-Dehnungs-Diagramms herangezogen.

So werden mit dem ARAMIS System bei der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH Kennwerte für den Crash von Stahlwerkstoffen ermittelt und für den Kunden für die Berechnung und Auslegung von Bauteilen verfügbar gemacht.