Finite Elemente Simulation des Verschleißes einer Dichtung aus Kunststoff

Ein Hersteller von Dichtungen für die Erdölindustrie benötigte Methoden, um für jeden Einsatzfall maßgeschneiderte Dichtungen entwerfen zu können. Dabei sollten die Dichtungen eine gleichbleibend gute Dichtigkeit und eine hohe, reproduzierbare Lebensdauer aufweisen.

Wir entwickelten ein FE-Modell, das die 3D Geometrie der Dichtung und der angrenzenden Bauteile und den Druckverlauf berücksichtigte. Weiters entwickelten wir eine iterative Methode, mit der der lokale Materialverschleiß und die dadurch verursachten Lastumlagerungen berücksichtigt werden können. Für den Kunststoff verwendeten wir zuerst elastisches Materialverhalten. Später fügten wir temperaturabhängige, visko-plastische Materialmodelle hinzu, um auch die Wirkung des Kriechverhaltens auf die Struktur während des Verschleißens berücksichtigen zu können.

Das Modell erlaubt eine zielgerichtete Dimensionierung von Dichtungen und die zeit- und kosteneffiziente Abschätzung ihrer Performance.