E-mobiliteit: FLB GmbH gebruikt Z100 en HTM 5020 voor flexibele materiaaltests
Case study
- Klant: FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
- Locatie: Siegen, Deutschland
- Branche: Automobielsector, kunststoffen
- Onderwerp: Testen en valideren van structurele onderdelen voor batterij-aangedreven elektrische voertuigen (BEV)
November 2024
FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH (lichtgewicht ontwerp) focust op de materiaalkarakterisatie van metalen en vezelversterkte kunststoffen voor het ontwikkelen van materiaalgegevensbladen voor crash-berekeningen. Deze gegevensbladen worden gevalideerd om nauwkeurig beschermingsmechanismen voor batterij-aangedreven elektrische voertuigen (BEV) te simuleren en te verbeteren. FLB GmbH gebruikt hiervoor de ZwickRoell HTM 5020 hogesnelheids testmachine en de Z100 trekbank.
FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
FLB GmbH is een toonaangevende dienstverlener voor ontwikkeling van structurele onderdelen voor de automobielsector, gespecialiseerd in het creëren van duurzame lichtgewicht oplossingen, met name voor voertuigen op basis van nieuwe energieën. Als spin-off van de leerstoel voor lichtgewicht voertuigbouw aan de University of Siegen, heeft het bedrijf bevoorrechte toegang tot de nieuwste trends in onderzoek en ontwikkeling. FLB GmbH levert uitgebreide diensten zoals vergelijkende tests en reverse engineering voor geavanceerde productontwikkeling en optimalisatie met behulp van de nieuwste CAD en FEM technologie. Naast het simuleren van processen biedt het bedrijf flexibele testmogelijkheden om te voldoen aan de hoge eisen van de sector en om efficiënt innovatieve oplossingen te valideren.
ZwickRoell kerncompetenties
- Flexibel: maximale aanpasbaarheid van testmachines met zo goed als onbegrensde mogelijkheden voor impactlichamen.
- Robuust: testmachines ontworpen voor dagelijks gebruik in ruwe omstandigheden.
- Veelzijdig: alle types materiaaltests zijn mogelijk, met axiale tests, 3-punts buigtests en andere methoden.
- Bekwaam: betrouwbare en snelle service van ZwickRoell
- Betrouwbaar: traceerbare testresultaten.
De taak
Ontwikkeling en validatie van materiaalgegevensbladen voor aluminiumlegeringen met verschillende reksnelheden
Precieze materiaalkarakterisatie is uiterst belangrijk voor de automobielsector bij de ontwikkeling van veilige en efficiënte voertuigen. FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau kreeg de opgave om materiaalgegevensbladen te creëren voor aluminiumlegeringen bij een breed gamma reksnelheden - van quasi-statische condities tot uiterst dynamische crash-scenario’s. Deze materiaalgegevens zijn cruciaal om het gedrag van aluminium precies te voorspellen bij verschillende belastingssituaties en om voortdurend de veiligheid en efficiëntie van voertuigen te optimaliseren.
Specifieke uitdagingen:
- Materiaalkarakterisatie bij hoge reksnelheden: de eerste belangrijke uitdaging was het verkrijgen van nauwkeurige en betrouwbare gegevens rond het gedrag van aluminiumlegeringen bij hoge reksnelheden. Bij deze snelheden gedragen materialen zich anders dan bij tragere, quasi-statische omstandigheden. Het meten van precieze gegevens vereist gespecialiseerde uitrusting en expertise om de snelle en vaak enorme belastingen te registreren.
- Validatie van de materiaalgegevensbladen bij dezelfde condities: een andere kritische taak was de validatie van de ontwikkelde materiaalgegevensbladen via tests op onderdelen die zowel quasi-statische als dynamische condities kunnen simuleren. Deze validatie verzekert dat de materiaalgegevensbladen consistent en betrouwbaar zijn bij verschillende belastingsomstandigheden.
De uitdaging: het creëren van testomstandigheden die deze verschillende condities nauwkeurig afbeelden zodat de materiaalgegevensbladen effectief getest en vrijgegeven kunnen worden.
De ZwickRoell oplossing
De oplossing voor complexe testvereisten met de Z100 en HTM 5020
Om deze uitdagingen aan te gaan, implementeerde het bedrijf twee gespecialiseerde machines: de Allroundline Z100 en de HTM 5020 hogesnelheids testmachine. Deze machines speelden een beslissende rol in de oplossing voor de complexe testvereisten.
- Quasi-statische materiaalkarakterisatie met de Z100: de Z100 wordt voornamelijk gebruikt voor quasi-statische tests. De mogelijkheid om traag verhogende belastingen precies uit te oefenen maakten de machine ideaal voor gedetailleerd onderzoek naar materiaalgedrag bij lage snelheden en belastingen. Deze tests waren cruciaal voor een basisbegrip van het gedrag van aluminiumlegeringen bij alledaagse gebruiksomstandigheden.
- Uiterst dynamische materiaalkarakterisatie met de HTM 5020: om de quasi-statische materiaalgegevens uit te breiden naar het dynamische gebied, werden bijkomende trektests uitgevoerd met de HTM5020. Met deze machine kon FLB GmbH materiaalgedrag testen onder extreem snelle en hoge belastingen, zoals die optreden tijdens een crash van een voertuig. De HTM 5020 leverde belangrijke gegevens, essentieel voor de ontwikkeling van materiaalgegevensbladen om het gedrag van een materiaal in kritieke en veiligheidsrelevante situaties te voorspellen.
- Quasi-statische validatie en indringtests: een innovatief aspect van de oplossing was het bijkomende gebruik van de Z100 om een indringtest op te zetten op een beschermsysteem voor het onderstel. Dit gebeurt op dezelfde manier als de dynamische tests op de valtoren. De valtoren is een afzonderlijke testopstelling waarin de bescherming van het onderstel van BEV’s wordt getest - “indringing” betekent hier dus het indringen van een vreemd voorwerp/indringlichaam in het batterijpakket van een voertuig. Dit scenario wordt statisch geproduceerd en getest, statisch met de Z100 en dynamisch met de valtoren. Zo kon FLB GmbH de materiaalgegevensbladen valideren onder identieke omstandigheden voor beide testtypes. Door dezelfde testopstelling te gebruiken in de Z100 en de valtoren ontstaan consistente en vergelijkbare gegevens, waardoor de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de materiaalgegevens verhoogt.
Het resultaat
Lichtere beschermingssystemen voor de onderbouw dankzij precieze tests
De beslissing van FLB GmbH om gespecialiseerde testsystemen zoals de Z100 en de HTM 5020 te gebruiken, leidde tot uitstekende resultaten, zowel op vlak van wetenschappelijke gegevenskwaliteit als productontwikkelingssnelheid. Het gecombineerde gebruik van deze toestellen maakte het mogelijk materialen precies te karakteriseren bij het hele spectrum belastingssnelheden, van quasi-statisch tot dynamisch, en hun gedrag te valideren op componentniveau.
Met de opgestelde gegevens kon FLB GmbH niet enkel de nauwkeurigheid van hun materiaalkarakterisatie verbeteren, maar ook de ontwikkeling van innovatieve producten versnellen. Een duidelijk resultaat van deze verbeterde test- en ontwikkelprocessen is het opstarten van een pre-ontwikkelingsproject voor beschermingssystemen voor onderstellen, die tot 20 procent lichter zijn dan bestaande producten. Dit toont een aanzienlijke vooruitgang op vlak van lichtgewicht constructie en verhoogde efficiëntie, en is rechtstreeks toe te wijzen aan de verbeterde testprocedures.
Klanten van FLB GmbH waren uiterst tevreden met de gemaakte vooruitgang. Dankzij de verbeterde materiaalkarakterisering en productontwikkeling konden ze geavanceerdere en lichtere onderdelen implementeren om de veiligheid en prestaties van voertuigen te verbeteren bij een lager gewicht.
“De betrouwbare, en in het geval van de Z100, uiterst flexibele ZwickRoell machines helpen ons extreem effectieve tests uit te voeren voor onze klanten. De mogelijkheid een breed gamma reksnelheden af te dekken bij de materiaalkarakterisatie en tegelijkertijd validaties te verwezenlijken op het componentniveau helpt ons en onze klanten steeds opnieuw mogelijkheden te identificeren voor lichtgewicht constructies”
Max Bisch, Managing Director FLB Gesellschaft für Fahrzeugleichtbau mbH
ZwickRoell testmachines bij FLB GmbH
