SKZ-Das Kunststoff-Zentrum - Zeitraffende Bestimmung des Kriechverhaltens von Thermoplasten

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Produktbeschreibung

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines innovativen Prüf- und Auswertekonzepts zur beschleunigten Ermittlung von isochronen Spannungs-Dehnungs-Diagrammen mit einem Fokus auf die Optimierung hinsichtlich von drei Faktoren: Zeitbedarf, Prüfaufwand und Gesamtkosten. Dazu wurden zwei Ansätze verfolgt: weniger Prüfungen und schnellere Prüfungen. Dank der Übertragung des sog. Drei-Parameter Ansatzes nach Schmachtenberg (ursprünglich für quasistatische Spannungs-Dehnungskurven) auf die Beschreibung von isochronen Spannungs-Dehnungskurven konnte die Anzahl der notwendigen Langzeit-Versuche bei gleichbleibender, hoher Genauigkeit deutlich gesenkt werden. Zudem wurden Zeit-Temperatur- und Zeit-Spannung-Superpositionsprinzip kombiniert, um mit einer überschaubaren Anzahl an zusätzlichen Kurzzeit-Kriechversuchen das ermittelte isochrone Spannungs-Dehnungs-Diagramm auf weitere Temperaturen zu verschieben. Damit werden Prüfaufwand und Zeitbedarf stark reduziert, da viele lange Kriechversuche (je ≥ 1.000 h) entfallen. Darüber hinaus wurde die Eignung von neuen, innovativen zeitraffenden Prüfmethoden - die Stepped Isothermal Method (SIM) und insb. die Stepped Isostress Method (SSM) - zur beschleunigten Ermittlung von Langzeit-Kriechmasterkurven untersucht. Das Konzept wurde an einem unverstärkten Polyoxymethylen (POM) durch Vergleich mit Langzeit-Referenzdaten validiert und die Übertragbarkeit auf weitere Materialien am Beispiel von zwei faserverstärkten Thermoplasten (PBT-GF30 und PA-GF50) überprüft. Beide Ansätze wurden kombiniert, um eine gewaltige Reduzierung von Zeitbedarf, Prüfaufwand und natürlich Gesamtkosten bei gleichzeitig hoher Genauigkeit zu erzielen. Diese Erkenntnisse können direkt, ohne zusätzliche Investitionen, eingesetzt werden.