Experimente

Der klassische Ansatz zur Bestimmung von Materialparametern erfordert die Messdaten von mehreren Experimenten. Die einzelnen Experimente, wie z.B. die thermogravimetrische Analyse (TGA) oder das Cone Calorimeter, messen nicht die notwendigen Parameter, sondern nur integrale Größen, wie die Massenverlustrate oder den Entzündungszeitpunkt. Erst durch ein Pyrolysemodell und Optimierungsprozess können die Materialparameter implizit abgeleitet werden. Dabei kommen zunehmend evolutionäre Optimierungsmethoden zum Einsatz, welche sich vor allem bei einer hohen Anzahl von Parametern bewährt haben. Da der Rechenaufwand sehr hoch ist und darüber hinaus nicht-linear mit der Parameteranzahl steigt, wird der Satz der Parameter auf mehrere Experimente aufgeteilt, z.B. die Pyrolyseparameter auf TGA-Daten und die thermophysikalischen Größen auf das Cone Calorimeter.

Im Bereich der Branddynamik werden verschiedene Skalen verwendet, welche unterschiedliche Aspekte abdecken. Eine in diesem Projekt verwendete Klassifizierung ist die folgende:

• Micro Scale – Die kleinste Skala mit Massenproben im μg-Bereich, welche z.B. in einer thermogravimetrischen Analyse (TGA) oder einem Micro Combustion Calorimeter (MCC) verwendet wird. Diese Skala wird meist für die Bestimmung der Reaktionskinetik der Pyrolyse verwendet.

• Small Scale – Proben in einer Größenordnung von ca. 10 cm, beispielsweise im Cone Calorimeter. In dieser Skala wird das Brandverhalten, ohne eine Ausbreitung des Brandes selbst, betrachtet. Aus diesen Betrachtungen können Informationen zu den thermodynamischen Eigenschaften der Probe abgeleitet werden.

• Intermediate Scale – Mit Proben im kg-Bereich und Abmessungen im Bereich von 20 cm bis 50 cm werden in dieser Skala kontrollierte Laborexperimente, bei denen eine Brandaus- breitung möglich ist, realisiert. Diese Skala dient einer Validierung des Modellierungsansatzes.

• Real Scale – Hier erfolgen die Experimente im realen Maßstab mit generischen Geometrien angelehnt an Schienenfahrzeugen und entsprechenden Mockups. Im Kontext des BESKID-Projekts können dies z.B. Sitze mit Seitenwandelementen sein. Hierbei ist die Modellvalidierung das primäre Ziel.

Es ist im Projekt geplant, Experimente auf allen Skalen durchzuführen.