Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Prüf- und Berechnungsverfahren für die beschleunigte Ermittlung der Zeitfestigkeit an thermoplastischen Kunststoffen ("Beschleunigte Zeitfestigkeitsbestimmung")

Die Betriebsfestigkeitsauslegung und die Materialcharakterisierung im Zeitfestigkeitsbereich thermoplastischer Kunststoffe stellt heute immer noch eine große Herausforderung dar. Den zeit- und kostenintensiven Materialprüfungen stehen immer kürzere Entwicklungszeiten, ein steigender Kostendruck und immer lautere Forderungen nach Ressourcenschonung und Leichtbau gegenüber. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines Prüf- und Berechnungsverfahrens zur beschleunigten Materialcharakterisierung von thermoplastischen Kunststoffen im Zeitfestigkeitsbereich. Auf Basis eines kraftgeregelten Laststeigerungsversuchs und zweier kraftgeregelter zyklischer Einstufenversuche soll die physikalisch begründete Berechnung der Zeitfestigkeitsgeraden für Thermoplaste ermöglicht werden. Dazu werden Messgrößen, welche eine direkte Antwort auf die Beanspruchungsgröße darstellen (z. B. Dehnung oder Energie) mathematisch durch Potenzfunktionen beschrieben und so der Zusammenhang zwischen Laststeigerungsversuch und Einstufenversuch bestimmt. Durch geeignete Umrechnung kann die Zeitfestigkeitsgerade durch eine weitere Potenzfunktion und unter Zuhilfenahme eines Referenzpunkts vollständig bestimmt werden. Das Verfahren soll in automatisierte Routinen implementiert werden und damit den aktuell hohen Aufwand bei der Materialcharakterisierung im Zeitfestigkeitsbereich reduzieren. Es soll ein Prüf- und Berechnungskonzept für Thermoplaste entwickelt und die für die Berechnung bestgeeigneten Messgrößen identifiziert werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens kommen der gesamten Wertschöpfungskette zugute. Prüflabore könnten ihr Angebot um eine wertvolle Dienstleistung erweitern und die notwendigen Materialcharakterisierungen im Zeitfestigkeitsbereich erheblich günstiger anbieten. Davon würden insbesondere kmU profitieren, die damit kostengünstig an Materialdaten für die Betriebsfestigkeitsauslegung kämen und damit ihre Produkte für lange Einsatzzeiten absichern können.