14.12.2020
Forschung
Kunststoffbauteile: Kompetenzteam zur Schadensanalytik
Kommt es bei Kunststoffbauteilen in der Produktion oder im Betrieb zu Schadensfällen, ist schnelle Hilfe gefragt. Im schlimmsten Fall führen Schäden zu Produktionsstillstand in Unternehmen oder Regressforderungen. Daher müssen Ursachen für auftretende Schäden kurzfristig identifiziert und Lösungskonzepte in kürzester Zeit bereitgestellt werden. Hier bietet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF umfangreiche Unterstützung an. In der „Taskforce Troubleshooting“ wird ab sofort die Kompetenz in der Schadensanalytik für Kunststoffbauteile am Fraunhofer LBF gebündelt. Interessenten aus allen Bereichen der Kunststoff-Analytik können sich zum praxisbezogenen Austausch mit den Fraunhofer-Experten für Veranstaltungen Anfang 2021 anmelden.
Schadensursachen identifizieren – schnell und zuverlässig
Mit ihrem umfassenden Verständnis vom Kunststoff als Werkstoff – von den Eigenschaften der Rohmaterialien über den Verarbeitungsprozess bis zum fertigen Bauteil und den resultierenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen – unterstützen die Wissenschaftlerinnern und Wissenschaftler Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen.
Aufbauend auf der am Fraunhofer LBF gebündelten interdisziplinären Expertise aus Material-, Natur- und Ingenieurswissenschaften werden individuelle Lösungen für verschiedenste Problemstellungen und Produkte erarbeitet. Individuelle Beratung und flexible experimentelle Möglichkeiten stehen dabei im Fokus: Von der Materialanalytik über thermophysikalische und rheologische Charakterisierung bis zum mechanisch-statischen, Crash-, und Kriechverhalten oder der witterungsbedingten Alterung von Kunststoff-Produkten. Maßgeschneiderte analytische, physikalische und mechanische Mess- und Prüfmethoden für (faserverstärkte) Thermoplaste, Elastomere, Schäume und Verbundwerkstoffe sind das Ziel. Das Darmstädter Forschungsinstitut gilt bei der Beurteilung von Schadteilen entlang der Wertschöpfungskette unter Beteiligung unterschiedlichster Partner und Zulieferer als neutrale Instanz mit einem ganzheitlichen Blick und langjähriger Expertise.
Innovative Methoden decken chemische Defekte auf
Mängel bei den chemischen Eigenschaften, bedingt beispielsweise durch fehlerhafte Synthese, Chargenschwankungen, Verschleiß oder mechanische Einwirkungen, führen häufig zu frühzeitigem Versagen von Kunststoffteilen. Chromatografische und spektroskopische Methoden werden hier zur Identifizierung von strukturellen Defekten auf molekularer Ebene genutzt, während bildgebende Verfahren, wie zum Beispiel Polarisations- und Elektronenmikroskopie die räumliche Struktur des Defektes (Morphologie) erschließen. Beide Methoden liefern jedoch keine chemischen Informationen, so dass eine Identifizierung und Ursachenklärung häufig schwer möglich ist. Diese Lücke wird durch Infrarot- und Raman-Mikroskopie gefüllt. Aktuelle Methodenentwicklungen in diesen Bereichen ermöglichen dabei die chemische Abbildung hochkomplexer Mischmaterialien – zum Beispiel Blends, Schichtstrukturen, Partikel und Beschichtungen – mit einer Auflösung von einem Tausendstel Millimeter.
Grenzflächendefekte bei Folien sichtbar machen
Die hohe räumliche Auflösung bietet die Möglichkeit, Grenzflächendefekte in mikrostrukturierten Proben wie beispielsweise Mehrschichtfolien zu untersuchen. Dabei können die Defekte dreidimensional profiliert und die Defekt-verursachende Komponente identifiziert werden. Über die so zugänglichen Informationen können beispielsweise Schwankungen in den Verarbeitungsbedingungen oder der Rohstoffqualität bei Blendsystemen als Schadensursache identifiziert werden.
Defekte an glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen im Visier
Die Orientierung von Fasern und die Grenzfläche Faser/Polymermatrix Füllstofforientierungen sind entscheidend für die mechanischen Eigenschaften und das Langzeitverhalten von Leichtbauwerkstoffen. So können Schwankungen hinsichtlich Haftvermittlern/Faserbeschichtungen und der Faserorientierung im Bauteileinsatz zu Defekten führen. Lokale Heterogenitäten der Faserorientierungen können mit der Raman-Mikroskopie schnell und einfach analysiert und identifiziert werden. Zudem ermöglicht die hohe spektrale Auflösung eine akkurate Abrasterung der Faseroberfläche im Bauteil im Mikrometer-Maßstab, so dass das Vorhandensein eines Grenzflächenversagens um die Glasfaser herum aufgezeigt werden kann.
Praxisbezogener Austausch mit Experten möglich
Diese Techniken werden im Rahmen der 15. Tagung des Arbeitskreises Polymeranalytik am 22.1.2021 vorgestellt. Die Veranstaltung richtet sich an Interessenten aus allen Bereichen der Analytik von Kunststoffen.
(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF)
