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Passive Thermografie als zfP für Kunststoffschweißungen

Fehler in den Fügeflächen können Schweißverbindungen schnell zur Schwachstelle im Bauteil werden lassen und damit dessen Lebensdauer drastisch beeinträchtigen. Folglich besteht seitens der Kunststoffindustrie großes Interesse an einer Prüfung von thermisch gefügten Bauteilen.

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Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde die grundsätzliche Möglichkeit der passiven Thermografie im Bereich des Schweißens von Kunststoffen untersucht. Während des Fügeprozesses wird die entstehende Prozesstemperatur mithilfe einer Wärmebildkamera protokolliert und zeitgleich von einer eigens entwickelten Software ausgewertet. In Absprache mit dem projektbegleitenden Ausschuss wurde die Anwendbarkeit der passiven Thermografie an vier verschiedenen Schweißverfahren und Standardmaterialien sowie Hochleistungskunststoffen geprüft.

Durch ausführliche Bestimmung der thermischen Eigenschaften und der Emissionskoeffizienten der Versuchsmaterialien konnten die Aufnahmen der Wärmebildkamera wissenschaftlich interpretiert werden und Korrelationen zu thermischen Simulationen erstellt werden. Durch die entwickelte Software und die erlangten Erkenntnisse des Forschungsvorhabens konnten erste vielversprechende Ergebnisse für die Anwendung der passiven Thermografie im Bereich der Qualitätssicherung von Schweißverbindungen erarbeitet werden. Vor allem Anwendungen bei Firmen des projektbegleitenden Ausschusses zeigten den Erfolg und die Möglichkeiten der passiven Thermografie im Schweißprozess. Im Rahmen des Forschungsprojektes fiel allerdings auch auf, dass die Korrelation zwischen den Thermografieaufnahmen und mechanischen Qualitätsmerkmalen nicht immer eindeutig ist, sodass die passive Thermografie durch weitere Forschungsarbeiten noch optimiert werden kann.

Das IGF-Vorhaben 17091N der Forschungsvereinigung „Fördergemeinschaft für das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum e. V“ wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundes-ministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir danken dem BMWi für die Bereitstellung der finanziellen Projektmittel.

Eine Zusammenfassung des Projekts sowie die detaillierten Forschungsergebnisse sind in dem hier bestellbaren Forschungsbericht (FV432) enthalten.