Lebensdaueruntersuchungen TPE

Wie lang lebt TPE?

Untersuchungen an TPE unter multiaxial-dynamischer Beanspruchung sollen realistische Aussagen zur Lebensdauer in der Praxis ergeben.

Darstellung der Dehnungsverteilung eines Probekörpers (Bild: IKV)

Thermoplastische Elastomere (TPE) erschließen immer neue Anwendungen. Um technische Bauteile aus TPE aber sicher und effizient auslegen zu können, ist die Kenntnis der Lebensdauer erforderlich. Am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Aachen wurde daher ein Prüfsystem entwickelt, das in zeitsparenden Versuchen die Bewertung der Lebensdauer ermöglichen soll.

TPE kombinieren im Idealfall die Gebrauchseigenschaften von Gummi und die Verarbeitungseigenschaften von Thermoplasten und schließen damit die Lücke zwischen den Elastomer- und den Thermoplastwerkstoffen. Aufgrund der vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten von Hart- und Weichphase lassen sich maßgeschneiderte Eigenschaften wie Verformungsverhalten, Medienbeständigkeit und thermische Beständigkeit erzielen. Über das Verhältnis zwischen Elastomer- und Thermoplastbestandteilen können sehr unterschiedliche Werkstoffe von weichen Folien bis zu sehr zähen, Leder ähnlichen Kunststoffen hergestellt werden.

Bisherige Untersuchungen charakterisieren TPE allerdings nur mit einachsigen Beanspruchungen, das Material wird aber im realen Einsatz in der Regel mehrachsig belastet. Hier setzt das neu entwickelte Prüfsystem des IKV an: Ein bestehendes mehrachsiges Elastomerprüfsystem wurde modifiziert und mit einem optischem 3D-Verformungsmesssystem ausgestattet. Damit werden multiaxial-dynamische Werkstoffprüfungen an verschiedenen TPE-Typen durchgeführt. Zwei synchronisierte Kameras erfassen Dehnungen an gekrümmten Oberflächen, die grafisch dargestellt werden. Die Hysteresis- und Laststeigerungsversuchen mit gleichzeitiger Beurteilung der lokalen Dehnungen erlaube, so das IKV, die zeiteffiziente Bewertung der Lebensdauer thermoplastischer Elastomere.

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