Die Wissensdatenbank mit Begriffen rund um's Thema Kunststoff
In diesem kostenfreien Onlinenachschlagewerk finden Sie zahlreiche Begriffserklärungen zum Werkstoff Kunststoff. Diese sind gerade auch für Quereinsteiger eine kleine Starthilfe in die umfangreiche Welt der Kunststoffverarbeitung.
Eigenspannungen in Kunststoffen gezielt analysieren
Eigenspannungen beeinflussen das Bauteilverhalten von Kunststoffen oft stärker als erwartet. Sie entstehen während der Verarbeitung und bleiben im Bauteil erhalten. Das Kunststoff-Zentrum SKZ bietet mit der Bohrlochmethode ein Prüfverfahren an, um Spannungszustände quantitativ zu bewerten.
Bohrlochmethode zur inkrementellen Bestimmung von Eigenspannungen. (Foto: SKZ)
Bohrlochmethode am SKZ ermöglicht quantitative Bewertung von Spannungszuständen in Kunststoffbauteilen
Eigenspannungen sind ein häufig unterschätzter Faktor für die Lebensdauer und Funktionssicherheit von Kunststoffbauteilen. Sie entstehen unter anderem während der Verarbeitung, etwa beim Spritzgießen oder Extrudieren, durch inhomogene Abkühlung, Fließvorgänge oder lokale Zwangsbedingungen. Bleiben diese Spannungen unentdeckt, können sie zu Verzug, Maßabweichungen oder im ungünstigsten Fall zu einem vorzeitigen Versagen der Bauteile führen – insbesondere unter mechanischer, thermischer oder chemischer Beanspruchung.
Kleine Bohrung, großer Erkenntnisgewinn
Zur Untersuchung von Eigenspannungen in Kunststoffen bietet das SKZ die mechanische Bohrlochmethode an. Diese ermöglicht eine quantitative Bestimmung von Eigenspannungen. Dabei wird ein kleines Sackloch in die Bauteiloberfläche eingebracht, wodurch lokal vorhandene Spannungen teilweise ausgelöscht werden. Die dabei entstehenden Dehnungsänderungen werden mit Dehnungsmessstreifen richtungsabhängig erfasst und rechnerisch ausgewertet.
Hauptspannungen und Tiefenverlauf präzise bestimmen
Auf diese Weise können Hauptspannungen und – bei inkrementellem Vorgehen – auch deren Tiefenverlauf in der Nähe der Oberfläche ermittelt werden. Zur Unterstützung der Analyse können bei Bedarf zusätzlich spannungsoptische Untersuchungen eingesetzt werden, um Spannungszustände anschaulich darzustellen und kritische Bauteilbereiche gezielt einzugrenzen.
Fundierte Grundlage für Schadensanalyse und Bauteilsicherheit
Die Bohrlochmethode eignet sich insbesondere für Fragestellungen, bei denen belastbare Zahlenwerte zur Bewertung von Bauteilsicherheit, zur Ursachenanalyse von Schäden oder zur Absicherung von Auslegung und Verarbeitung erforderlich sind. Sie kann an realen Bauteilen eingesetzt werden und liefert eine fundierte Grundlage für weiterführende technische Entscheidungen.
„Eigenspannungen sind in vielen Kunststoffbauteilen vorhanden, ohne dass sie im Alltag unmittelbar sichtbar sind. Sie können jedoch das Bauteilverhalten und die Langzeitbeständigkeit maßgeblich beeinflussen. Mit der Bohrlochmethode steht am SKZ ein Verfahren zur Verfügung, um Spannungszustände gezielt und quantitativ zu analysieren und fundierte Bewertungen abzuleiten“, sagt Dr. Mirko Wenzel, Expert Scientist am SKZ.
Weitere Informationen zur SKZ-Forschungsgruppe Bauteileigenschaften
