Die Berechnung mechanischer und thermischer Lasten sowie die experimentelle Prüfung von Werkstoffen und Komponenten erfordern Spezialwissen, Software und aufwändige Prüfstände. Unser Spezialgebiet ist die Beschleunigung sehr langfristiger Schadensmechanismen im Labor. Nutzen Sie unsere Spezialisierung zur Optimierung Ihrer Anlagen und Produkte!

Abbildung: Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens (Versagensort und Lebensdauer) durch Simulation und Messung.

Mechanische Berechnungen sind oft durch die zugrundeliegenden Werkstoffmodelle limitiert. Gerade die typischen Leiter- und Armaturenwerkstoffe haben eine sehr niedrige Fliessgrenze, sie neigen teilweise schon bei Raumtemperatur zum Kriechen und können in ungünstigen Betriebszuständen an Festigkeit verlieren (u.a. durch Kristallerholung). Wir sind spezialisiert auf die Bestimmung solcher Werkstoffeigenschaften an Materialproben und die Modellierung, um diese Daten für die Berechnung nutzbar zu machen.

Aus der mechanischen und thermischen Berechnung sind Finite-Elemente-Simulationen heute kaum mehr wegzudenken. Vor allem die korrekte Modellierung komplexer Kontaktbedingungen und hochgradig linearen Materialverhaltens sind aber weiterhin eine Herausforderung. Dafür ermöglichen diese Modelle eine viel effizientere Auslegung. Viele der relevanten Parameter lassen sich experimentell gar nicht erfassen oder müssen aufwändig von anderen Einflussparametern und dem Einfluss abweichender Versuchsbedingungen getrennt werden. Bei der Auslegung gibt es in der Regel zu viele Parameter, um jeden einzelnen in aufwändigen Komponentenversuchen zu prüfen und gerade auch die Prüfung der langfristigen Zuverlässigkeit mit Komponentenversuchen ist sehr anspruchsvoll.

Trotz aller Fortschritte bei der Berechnung ist die Validierung von Simulationsergebnissen mit Komponentenversuchen weiterhin unabdingbar. Der Aufwand ist im Vergleich zur traditionellen versuchs- und erfahrungsbasierten Auslegung aber viel geringer, denn dabei geht es in erster Linie um die Validierung der Simulationsergebnisse.
Derartige Komponentenversuche sind in der Regel Sonderaufbauten, mit hohen Anforderungen an Aktoren, Regelungstechnik, Mechanik und Messtechnik. Sie sind aber essentiell, um die Grenzen der Simulationen zu kennen.

Elektrischer Kontaktwiderstand und Bruchbild lassen sich auch heute nicht zuverlässig mit Simulationen bestimmen. Die zugrundeliegenden Mechanismen treten im Betrieb aber erst im Laufe vieler Jahre auf, sodass sie für aussagekräftige Komponentenversuche im Labor beschleunigt werden müssen. Einige der üblichen Komponentenversuche, z.B. thermischen Zyklen zur Typen-Prüfung, sind für das langfristige Verhalten von Komponenten wenig aussagekräftig. Auch Komponentenversuche brauchen deswegen teilweise Werkstoffmodelle, um das langfristige Verhalten treffsicher abzubilden.