Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kunststoffe exakter prüfen

02.09.2013
In vielen Gebrauchsgegenständen erfüllen Kunststoffe wichtige Funktionen. Bisher ist es sehr kompliziert, exakt zu prüfen, wie robust die eingesetzten Bauteile sind. Ein neues Instrument erlaubt einfachere und genauere Messungen.

Nichts war es mit der gemütlichen Sonntagsfahrt. Schon nach wenigen Kilometern bleibt das Auto stehen. Der Grund für den unfreiwilligen Stopp: Ein winziger Riss in der Benzinpumpe hat den Motor lahm gelegt. Eine Laufzeit von mehreren tausend Betriebsstunden war zu viel für das aus Kunststoff bestehende Bauteil.


Die spezielle Form des Prüfkörpers erlaubt wesentlich realistischere Prüfszenarien für Bauteile aus Kunststoff. © Fraunhofer LBF

Damit solche ungewollten Vorfälle rar bleiben, testen Spezialisten regelmäßig wichtige Kunststoffkomponenten. Denn der Werkstoff, den wir umgangssprachlich gerne auch »Plastik« nennen, erfüllt nicht nur im Auto wichtige Aufgaben: Er sorgt beispielsweise dafür, dass unsere Waschmaschine läuft, der Kaffee aus der Maschine gut schmeckt, Abflussrohre sauber bleiben, Dämmmaterialien dicht halten – und, und und. Sein Einsatzgebiet ist schier unbegrenzt.

Da jedes Bauteil ganz unterschiedlich auf Belastungen reagiert, ist es sehr kompliziert exakte Prüfergebnisse zu gewinnen. Um den Aufwand überschaubar zu halten, testen die Forscher nicht einzelne Bauteile, sondern schematisch Prüfkörper des gleichen Materials. Den typischen Ablauf erklärt Dominik Spancken vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt:

»Üblicherweise erhalten wir von unseren Kunden eine bestimmte Menge Kunststoffgranulat, den Ausgangsstoff für Plastikprodukte. Aus diesen formen wir die Prüfkörper und setzen sie unterschiedlichen Belastungen aus. Unsere Rechner erfassen die Werte und errechnen ein Lebensdauermodell für das jeweilige Material.« Der Nachteil dieser Methode: Die Forscher können immer nur eine räumliche Belastung, zum Beispiel einen punktuellen Druck oder Zug, untersuchen. Tatsächlich sind Kunststoffkomponenten jedoch meist mehraxialen Belastungen ausgesetzt: Sprich, sie werden von allen Seiten traktiert. »Die Messungen blieben deshalb oft nur Annährungswerte«, beschreibt Spancken das Dilemma.

Wasserdruck simuliert Belastungen

Am realistischsten lassen sich die Belastungen, die auf Kunststoffe wirken, mit dem Innendruckverfahren darstellen. Dabei presst eine spezielle Apparatur ein flüssiges Medium wie Wasser, Öl oder Lauge von innen an die Wände des Prüfkörpers. Dieser Vorgang simuliert eine gleichmäßige Druckverteilung. Das Problem: Mit den bisher zu Verfügung stehenden, starren Prüfformen und -vorrichtungen war das nicht möglich. Die Forscher mussten das Design des Prüfkörpers, den Prozess und die Prüfapparatur anpassen. Das gelang ihnen mit dem »MultiTester«, einem thermoplastischen Kunststoffkörper, der innen hohl ist und von der Form ein wenig an eine Käseglocke erinnert. Er lässt sich einfach im Spritzgussverfahren herstellen und an unterschiedlichste Testszenarien anpassen: Zum Beispiel können Wanddicke, Umwelteinflüsse oder Belastungsarten beliebig variiert werden. Die Wissenschaftler sind außerdem in der Lage, zu bestimmen, wie hoch der Einfluss von verstärkenden Fasern ist. »Meist halten diese Spezialmaterialien den doppelten Druck aus«, schildert Spancken.

Die neue Methode ergänzt die bisherigen Prüfszenarien, die nach wie vor genutzt werden, um erste Vorhersagen über das Belastungsverhalten eines bestimmten Bauteils zu machen. Der »MultiTester« überprüft die ermittelten Daten und definiert noch exaktere Belastungsgrenzen. Wer sich ein Bild des neuen Prüfkörpers machen will, kann das auf der »Composites Europe« von 17. bis 19. September in Stuttgart. Dort präsentiert das LBF die Technologie in Halle 6 an Stand A02 erstmals der Öffentlichkeit.

M.Eng. Dominik Spancken | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2013/september/kunststoffe-exakter-pruefen.html

Weitere Berichte zu: Bauteile Kunststoff Kunststoffkomponente LBF Prüfkörper

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten