SKZ: Forschungsprojekt – „Lebensdauervorhersage für Kunststoffbauteile unter Medieneinfluss“

Spannungsrisse an einem Bauteil aus PMMA - (Bild: IKV, Aachen).

Bei Kunststoffbauteilen stellt die Medien-Spannungsrissbildung mit 25% aller Ausfälle eine der bedeutendsten Ausfallursachen dar und ist deshalb von hoher technisch-wirtschaftlicher Relevanz.

Eigenspannungen, die in spritzgegossenen Bauteilen vorliegen, können vor allem in Gegenwart von spannungsrissauslösenden Medien zu Rissbildungen führen. Dabei werden sowohl die optischen als auch die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt, was letztendlich zu einem vorzeitigen Bauteilversagen führt.

Aktuell existieren kaum technisch umsetzbare Ansätze zur Abschätzung des Ausfallrisikos bzw. der Lebensdauer von Kunststoffbauteilen, die in einer spannungsrissauslösenden Umgebung eingesetzt werden.

Im Rahmen eines kürzlich gestarteten Projekts erforscht das SKZ in enger Kooperation mit dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV), Aachen, die Zusammenhänge zwischen der Lebensdauer von Kunststoffbauteilen unter Medieneinfluss und ihren Eigenspannungen, um eine Vorhersage bereits in der Entwicklungsphase zu ermöglichen.

Hierzu werden die in Medien-Zeitstandzugversuchen gemessenen Standzeiten mit dem Eigenspannungszustand der Probekörper korreliert. Zur Ermittlung der Eigenspannungen werden verschiedene Methoden eingesetzt: Medien-Einlagerungsversuche, die inkrementelle Bohrlochmethode und spannungsoptische Untersuchungen. Letztere basieren auf dem "PhotoStress"Plus System der Fa. Vishay, welches im Rahmen des Forschungsvorhabens angeschafft wurde.

Parallel zur quantitativen Ermittlung der Eigenspannungen werden diese mit Hilfe einer Prozesssimulation berechnet und die Ergebnisse mit den realen Werten verglichen. Nach der Validierung der Simulationsergebnisse wird abschließend die Übertragbarkeit der entwickelten Methode zur Lebensdauervorhersage auf eine komplexe Formteilgeometrie untersucht.

Das Forschungsvorhaben läuft bis Februar 2015 und wird im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert.

Weitere Informationen: www.ikv-aachen.de, www.skz.de

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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