Extrusion 7-2016

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kompakt

Extrusion 7/2016

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestig-

keit und Systemzuverlässigkeit LBF

www.lbf.fraunhofer.de

K 2016: Halle 7, Stand SC01

viele Fragen offen. Angesichts der im Ins-

titut gesammelten Erfahrungen lag es

nahe, ein eigenes Prüfstandkonzept um-

zusetzen. Der Bereich Kunststoffe des

Fraunhofer LBF beschäftigt sich seit mehr

als 30 Jahren mit Werkstoffmodellen zur

Beschreibung des Kriechverhaltens unter

verschiedenen Beanspruchungszustän-

den und Temperaturen. Darüber hinaus

verfügt das Institut über eine ausgewie-

sene Expertise im Bau von Prüf- und

Messeinrichtungen.

Der neu konzipierte Langzeitprüfstand

hebt fast alle bekannten Einschränkun-

gen herkömmlicher Prüfeinrichtungen

auf. Beispielsweise hängt die stoßfreie

Lastaufbringung bei vielen Prüfständen

sehr stark vom Bediener ab. Der neue

Prüfstand des Fraunhofer LBF umgeht

diesen menschlichen Faktor weitest

möglich, indem die Lastaufbringung

elektronisch geregelt wird und somit ge-

nau definiert erfolgen kann. Die optische

Manchmal verhalten sich Kunststoffe

wie Amphibien – sie kriechen. Dazu

kommt es, wenn konstante mechanische

Belastungen lange genug auf sie einwir-

ken und sich Kunststoffbauteile dann mit

der Zeit immer mehr verformen. Wenn

Bauteile ausgelegt werden, muss dieses

Kriechverhalten entsprechend berück-

sichtigt und beispielsweise durch Simula-

tionen vorhergesagt werden. Dazu sind

geeignete Materialmodelle erforderlich.

Entwickler müssen auch die notwendi-

gen Materialparameter in Abhängigkeit

von Zeit, Temperatur und Beanspru-

chungszustand präzise ermitteln. Unter-

stützung bekommen sie nun vom Fraun-

hofer-Institut für Betriebsfestigkeit und

Systemzuverlässigkeit LBF. Im Leistungs-

feld Polymertechnik haben Wissen-

schaftler einen Langzeitprüfstand völlig

neu konzipiert, mit dem sie das mechani-

sche Langzeitverhalten von Kunststoffen

messen, modellieren und simulieren kön-

nen.

An moderne Hochleistungskunststoffe

werden heute höchste Anforderungen

hinsichtlich Last- und Temperaturgren-

zen gestellt. Nach einer Recherche des

Fraunhofer LBF zeigte sich, dass am

Markt vorhandene Prüfeinrichtungen

diese Ansprüche häufig nicht mehr ab-

bilden können. Auch die Art der Lastauf-

bringung und Dehnungsmessung lässt

bei herkömmlichen Langzeitprüfständen

Kriechenden Kunststoffen auf der Spur

berührungslose Dehnungsmessung er-

laubt eine hohe Auflösung. Sie ist not-

wendig, um an hochsteifen Werkstoffen

die Werkstoffkennwerte zu ermitteln.

Erstmals ist es mit dem neuen Langzeit-

prüfstand auch möglich, die Querdeh-

nung exakt zu ermitteln, was die Materi-

almodelle und damit die Vorhersagegüte

von Simulationen erheblich verbessert.

Es können Prüftemperaturen von Raum-

temperatur bis 250 °C abgedeckt wer-

den. Die neu entwickelte Spannmecha-

nik macht die Prüfung von Probekörpern

mit unterschiedlichen Abmessungen

möglich. Der Prüfstand eignet sich nicht

nur für hochsteife Werkstoffe, sondern

gleichermaßen für die Kennwertermitt-

lung an Elastomeren und Thermoplasti-

schen Elastomeren.

Mit dem völlig

neu konzipierten

Langzeitprüf-

stand kann das

Fraunhofer LBF

das mechanische

Langzeitverhal-

ten von Kunst-

stoffen messen,

modellieren und

simulieren (Foto:

Fraunhofer LBF)

ten Kanäle zur Warm- und Kaltluftfüh-

rung erfüllen die Anforderungen im

Kraftfahrzeugbau besonders gut. Mit ih-

rem positiven Eigenschaftsprofil bieten

sie im Vergleich zu den bislang noch viel-

fach eingesetzten, blasgeformten harten

Kanälen aus PP deutliche Vorteile.

Beim Twinsheet-Thermoformen von

XLPE-Schaumfolien werden zwei auf

Umformtemperatur aufgeheizte Folien

im Werkzeug vakuumunterstützt zu

Halbschalen geformt und gleichzeitig an

der Außenkontur miteinander ver-

schweißt. Bei dem von ILLIG entwickel-

ten System werden die Nutzen nach

Ein spanischer, weltweit operierender

Automobilzulieferer hat Anfang dieses

Jahres bereits die dritte Thermoformma-

schine ILLIG UAR 155g in Betrieb ge-

nommen. Produziert werden darauf im

Twinsheet-Verfahren Luftführungskanäle

aus vernetzter PE-Schaumfolie (XLPE) für

die Klimatisierung des Fahrzeuginnen-

raums. Der in Nordspanien in der baski-

schen Provinz Álava ansässige Automo-

bilzulieferer ist auf die Herstellung von

Dichtungen und schalldämmenden Bau-

teilen aus geschäumten Materialien spe-

zialisiert. Die im Thermoformverfahren

hergestellten flexiblen und extrem leich-

Weiche, thermogeformte Luftkanäle

Kühlzeitende direkt im Werkzeug ausge-

stanzt. Dazu hat die obere Werkzeug-

hälfte ausfahrbare Zackenmesser und die

untere Nuten, in die die Messer beim

Stanzen eintauchen. Die ausgestanzten

Teile bleiben in Haltestegen (nicht ausge-

stanzte kleine Verbindungen zwischen

Nutzen und Abfall) hängen und werden

so aus der Formstation herausgefahren.

Außerhalb der Thermoformmaschine

müssen lediglich – wie bei den blasge-

formten Hartkanälen – die Anschlussbe-

reiche der Luftführungskanäle beschnit-

ten werden.

Vorteilhafte Eigenschaften – maßge-

schneiderte Thermoformtechnologie

Ein Kanal aus XLPE-Schaum (Dichte etwa

70 bis 80 kg/m³, je nach Anwendung) ist