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Lebensdauervorhersage für Kunststoffbauteile unter Medieneinfluss

Spannungsrisse an einem Bauteil aus PMMA (Quelle: 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.

Aktuell existieren kaum technisch umsetzbare Ansätze zur Abschätzung des Ausfallrisikos bzw. der Lebensdauer von Kunststoffbaueilen, 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 spannungsoptischen 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.

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Das Forschungsvorhaben läuft bis Februar 2015 und wird im Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert. Wir bedanken uns für die finanzielle Unterstützung.

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