Skip to main content
main-content

04.01.2018 | Werkstoffe | Nachricht | Onlineartikel

So werden Spritzguss-Bauteile leistungsfähiger

Autor:
Christiane Köllner

Bislang ist wenig darüber bekannt, welche Mechanismen in Verbundwerkstoffen genau ablaufen und damit auch, was die Eigenschaften des Werkstoffs beeinflusst. Mithilfe einer neuartigen Messmethode soll sich das ändern. 

Seine Forschung soll Bauteile für Autos oder Flugzeuge mit maßgeschneiderten Eigenschaften möglich machen: Der Werkstofftechniker Marc Schöneich hat ein Verfahren entwickelt, mit dem die Eigenschaften kurzfaserverstärkter Kunststoffe vorab simuliert und passgenau je nach Einsatz optimiert werden können. "Der Herstellungsprozess kann günstiger und das Produkt besser werden, wenn man genau weiß und steuern kann, was im Werkstoff passiert und welche Mechanismen ablaufen", erklärt Schöneich. Sein Modell macht transparent, wie der Kunststoff sich ändert, wenn man an bestimmten Parametern "dreht". 

Mit dem Spritzgussverfahren lässt sich Kunststoff in jede beliebige Form bringen. Die Industrie kann auf diese Weise etwa Stoßfänger, Unterbodenverkleidungen oder Gurthalterungen herstellen. Besonders leichte, hochbelastbare und von ihrer Form her komplizierte Bauteile machen die sogenannten kurzfaserverstärkten Thermoplasten möglich: Hierbei wird der Kunststoff mit Fasern zum Beispiel aus Glas verstärkt.

"Glasfasern haben eine hohe Steifigkeit. Werden sie als kurze Fasern im Werkstoff eingebunden, nehmen sie die Kraft bei Belastungen auf: Das bedeutet, das Bauteil wird belastbarer, etwa wenn es gezogen oder gebogen wird", erklärt Schöneich, der am Leibniz-Institut für Neue Materialien INM in Saarbrücken arbeitet. Er hat in seiner Doktorarbeit die Grenzschicht zwischen der Faser und dem Kunststoff genauer unter die Lupe genommen und untersucht, wie diese Schicht die Eigenschaften des gesamten Verbundwerkstoffs und somit des finalen Bauteils ändert. "Die sogenannte Interphase ist das Resultat der Wechselwirkung zwischen Glas und Kunststoff. Sie ist nur wenige hundert Nanometer dünn, hat andere Eigenschaften als die Fasern und als der Kunststoff. In meinen Forschungen habe ich diese Interphase näher betrachtet und Veränderungen gemessen." 

Auf beliebige Werkstoffkombinationen übertragbar 

Hierfür hat Schöneich eigens eine neuartige Messmethode entwickelt. Er führte Experimente auf Makro- und Mikroskala durch, analysierte die Bestandteile des Verbundwerkstoffs mechanisch und thermisch, verglich die Abläufe mit analytischen Berechnungen wie auch der sogenannten Finite-Elemente-Methode und erstellte mikromechanische Modelle. Sein neues Verfahren macht die Wechselwirkungen zwischen Glas, Kunststoff und Interphase berechenbar. "Das Modell ist auf beliebige Werkstoffkombinationen übertragbar. Die Industrie kann es nutzen, um technische Bauteile aus Verbundwerkstoffen leichter oder leistungsfähiger zu machen", sagt er. Wird zum Beispiel die Dicke der Interphase verringert, ändert das die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs. 

Für seine deutsch-französische Doppel-Promotion an den Universitäten des Saarlandes und Metz erhielt Schöneich jetzt den Wilfried-Ensinger-Preis des Wissenschaftlichen Arbeitskreises der Universitäts-Professoren der Kunststofftechnik.

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

Das könnte Sie auch interessieren

Premium Partner

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Zur B2B-Firmensuche

Whitepaper

- ANZEIGE -

Und alles läuft glatt: der variable Federtilger von BorgWarner

Der variable Federtilger von BorgWarner (VSA Variable Spring Absorber) ist in der Lage, Drehschwingungen unterschiedlicher Pegel im laufenden Betrieb effizient zu absorbieren. Dadurch ermöglicht das innovative System extremes „Downspeeding“ und Zylinderabschaltung ebenso wie „Downsizing“ in einem bislang unerreichten Maß. Während es Fahrkomfort und Kraftstoffeffizienz steigert, reduziert es gleichzeitig die Emissionen, indem der VSA unabhängig von der Anzahl der Zylinder und der Motordrehzahl immer exakt den erforderlichen Absorptionsgrad sicherstellt.
Jetzt gratis downloaden!

Sonderveröffentlichung

- ANZEIGE -

AVL analysiert im Serien Batterie Benchmark Programm als neueste Fahrzeuge den Jaguar I-Pace und den Hyundai Kona

Das AVL Battery Benchmarking Programm analysiert auf Basis unterschiedlicher Faktoren die Wettbewerbsfähigkeit von Großserienbatterien. Kürzlich wurden die Tests des Tesla Model S abgeschlossen. Neu auf dem Prüfstand sind der Jaguar I-Pace, sowie der Hyundai Kona.
Mehr dazu erfahren Sie hier!

- ANZEIGE -

Konnektivität im autonomen Fahrzeug

Neue Verbindungen für zuverlässige Datenübertragung
Ohne ultimative Konnektivität und schnelle zuverlässige Datenübertragung ist das autonome Auto nicht darstellbar. Dafür müssen die Verbindungsstellen extrem anspruchsvolle Herausforderungen meistern. Mehr dazu erfahren Sie hier!

Bildnachweise