SKZ: Industrielles Gemeinschaftsforschungsprojekt - Eigenspannungen in Kunststoffbauteilen auf der Spur

Eigenspannungen sind ein allgegenwärtiges Phänomen. Sie sind in nahezu jedem Werkstoff und Bauteil vorhanden, insbesondere bei spritzgegossenen Kunststoffteilen, wo der Kunststoff sehr rasch und unter Wirkung des Nachdruckes abkühlt. Eigenspannungen können sowohl schädliche als auch günstige Auswirkungen auf das Festigkeitsverhalten haben, je nachdem, ob sie den Lastspannungen gleich- oder entgegengerichtet sind. Selbst bei Abwesenheit äußerer Kräfte können Eigenspannungen bei Kontakt des Kunststoffes mit oberflächenaktiven Medien zu einem vorzeitigen Versagen durch Spannungsrissbildung führen.

Vielfach sind Eigenspannungen nach wie vor eine Quelle der Unsicherheit bei der Bauteildimensionierung. Die quantitative Bewertung dieser Eigenspannungen erlaubt nicht nur den Charakter des Unberechenbaren zu eliminieren, sondern darüber hinaus die Fertigungstechnologien so zu optimieren, dass günstige Eigenspannungen gezielt eingebracht werden können. Dies führt zur optimalen Ausnutzung von Werkstoffen und Bauteilen.

Im Rahmen eines kürzlich beim Süddeutschen Kunststoff-Zentrum (www.skz.de) gestarteten Forschungsvorhabens soll deshalb die inkrementelle Bohrlochmethode zur quantitativen Ermittlung von Eigenspannungsprofilen über die Wanddicke etabliert werden. Im Vergleich zu den bisherigen Methoden, die auf einfache Geometrien (Schichtabtragverfahren) oder auf transparente Kunststoffe (Polarisationsoptik) beschränkt sind und keine Differenzierung zwischen Molekularorientierung und Eigenspannungen erlauben, soll die inkrementelle Bohrlochmethode präzise Aussage an komplexen spritzgegossenen Kunststoffteilen liefern. Diese werden mit dem resultierenden mechanischen Bauteilverhalten (Festigkeit und Zähigkeit) sowie der Spannungsrissempfindlichkeit korreliert. Darüber hinaus wird auch angestrebt, den Eigenspannungszustand von Spritzgussteilen durch gezielte Anpassung des Verarbeitungsprozesses positiv zu beeinflussen.

Kontakt:
SKZ Süddeutsches Kunststoff-Zentrum
Dr.-Ing. Frédéric Achereiner,
Tel. +49(0)931 4104-475,
f.achereiner@skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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