{"id":32792,"date":"2022-08-09T10:42:03","date_gmt":"2022-08-09T08:42:03","guid":{"rendered":"https:\/\/php8.plastv.de\/?p=32792"},"modified":"2022-08-09T10:42:03","modified_gmt":"2022-08-09T08:42:03","slug":"innovativer-2d-zugversuch-fuer-design-von-kunststofftanks","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/plas.tv\/?p=32792","title":{"rendered":"Innovativer 2D-Zugversuch f\u00fcr Design von Kunststofftanks"},"content":{"rendered":"

Kunststoffbauteile werden im ersten Schritt auf Basis der f\u00fcr Metalle bew\u00e4hrten Modelle ausgelegt. Das kann zu kritischen Fehlinterpretationen bei Kunststoffen f\u00fchren, die vorwiegend mehraxialen Zugbelastungen ausgesetzt sind. Materialmodelle f\u00fcr Kunststoffe ben\u00f6tigen Daten aus 2D- und 3D-Zugversuchen. Im Fraunhofer LBF wurden bekannte Pr\u00fcfvorschriften f\u00fcr den biaxialen Zugversuch unter Temperatureinfluss analysiert und auf den aktuellen Forschungsstand gebracht. Die implementierte optische Messung w\u00e4hrend der Belastung erfasst das mechanische Verhalten. Diese Daten vereinfachen die Auswahl und die Anpassung eines materialgerechten Modells. Eine zuverl\u00e4ssige Extrapolation auf 3D-Zug ist m\u00f6glich und entscheidend f\u00fcr sicheres und kosteneffektives Design von Kunststofftanks.<\/strong><\/p>\n

Etablierte Auslegungsmethoden basieren in der Regel auf Daten aus uniaxialen Zugversuchen. Bei Kunststoffbauteilen sind solche Methoden kritisch zu bewerten. Vor allem bei Tanks und Beh\u00e4ltern, die unter Innendruck stehen, bei Ventilen oder Bauteilen in Unterwasseranwendungen f\u00fchren solche Auslegungen zu \u00bbunerwartetem\u00ab Versagen im Einsatz. Ziel des Forscherteams ist, der Industrie anwendungsbezogene und wirtschaftliche Methoden bereitzustellen, die es erlauben, grundlegende Informationen \u00fcber das mechanische Verhalten unter mehraxialen Zugbelastungen abzuleiten.<\/p>\n

Die neue Vorgehensweise des Fraunhofer LBF liefert sowohl Daten f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige Modellierung von Bauteilen unter praxisrelevanten Belastungen als auch geeignete Auslegungswerkzeuge. Bauteile aus dem Automotivebereich, Komponenten im Flugzeugbau oder Produkte f\u00fcr Sport, Medizin und Haushalt k\u00f6nnen zuverl\u00e4ssiger und kosteng\u00fcnstiger ausgelegt werden.<\/p>\n

Moderne Methode f\u00fcr 2D-Zugversuche<\/strong><\/p>\n

Die Pr\u00fcfvorrichtung wurde f\u00fcr Kunststoffplatten der Dicke rund zwei Millimeter konzipiert. Diese Dicke entspricht der typischen Wandst\u00e4rke von Kunststoffbauteilen im Spritzgussbereich. Die Platte wird in der Vorrichtung zwischen kreisf\u00f6rmigen Ringen fest eingespannt und mittig mit einer Halbkugel des Indenters belastet, wodurch eine Durchbiegung der Probe verursacht wird. In der Mitte der Probe tritt eine gleichm\u00e4\u00dfige biaxiale Zugspannung auf. Die Kontaktfl\u00e4che wird geschmiert und die Reibung beim Krafteinbringen verringert. Spannungssingularit\u00e4ten im Einspannbereich werden durch eine spezielle Gestaltung der Kanten der Kreisringe reduziert.<\/p>\n

Die Verformung des Probek\u00f6rpers wird von einer CCD-Kamera mit einem telezentrischen Objektiv aufgenommen. Dadurch l\u00e4sst sich verhindern, dass virtuelle Dehnungen erfasst werden, die entstehen, wenn sich die Betrachtungsebene entlang der optischen Achse verschiebt. Die Auswertung der Geometrie\u00e4nderung in der Platte erfolgt in einem anschlie\u00dfenden Post-Processing unter Verwendung von Grauwert-Korrelationssoftware. Zus\u00e4tzlich wird eine zweite CCD-Kamera eingesetzt, die den Beginn der Plastifizierung am Rand der Einspannung erfasst.<\/p>\n

Die Testergebnisse k\u00f6nnen bis zu einer Durchbiegung der Platte von sechs Millimeter ausgewertet werden. Durch Variation des Durchmessers des Spannzeugs und der Geometrie des Indenters lassen sich verschiedene Formen von Biegelinien erzielen. Die optimalen Abmessungen werden mit den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Fraunhofer LBF je nach den Materialeigenschaften, der Probendicke und den Pr\u00fcfanforderungen individuell abgestimmt. Die Pr\u00fcfungen werden nach Kundenspezifikationen oder nach den Empfehlungen des Instituts bei Temperaturen bis zu 120 Grad Celsius durchgef\u00fchrt.<\/p>\n

Auswertung der Deformation durch digitale Bildkorrelation<\/strong><\/p>\n

Die Probendicke wird vor der Pr\u00fcfung gemessen. Der Probek\u00f6rper wird mit einem statistisch verteilten schwarz-wei\u00dfen Muster gesprenkelt und dann direkt gepr\u00fcft, damit eine optimale Haftung zwischen der Platte und dem Muster bis zum Versagen erreicht wird. Dies erm\u00f6glicht die Auswertung der Dehnungen auf der Probenoberfl\u00e4che durch digitale Bildkorrelation als Funktion der Belastung. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht der Aufbau die Erfassung lokaler Effekte und, bei Bedarf, die Untersuchung des Entlastungsverhaltens der Polymere. Au\u00dferdem erlaubt der Pr\u00fcfaufbau die Ermittlung der Kriecheigenschaften unter 2D-Zug.<\/p>\n

Die Gesamtbelastung vs. die Durchbiegung als Funktion des Radius werden durch Methoden des Reverse-Engineerings nachgestellt. Bei bisherigen Untersuchungen wurde eine gute \u00dcbereinstimmung zwischen den experimentellen und den Simulationsergebnissen bei verschiedenen Temperaturen erreicht.<\/p>\n

Die Daten werden z. B. f\u00fcr die Auslegung und Untersuchung von Versagensf\u00e4llen in Kunststofftanks unter Innendruck und erh\u00f6hten Temperaturen verwendet. Basierend auf den gewonnenen Daten werden in Simulation genutzte Materialmodelle und Festigkeitskriterien an die Kunststoffe materialgerecht angepasst. Die Fraunhofer Forschenden analysieren die individuellen Herausforderungen bei der Modellierung der kritischen Kunststoffkomponenten und bieten Expertise auf allen Ebenen des Designprozesses.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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