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Fraunhofer LBF startet Verbundprojekt Bindenaht: Verhalten beim Einsatz von Rezyklat kennen

Verantwortliche:r Redakteur:in: Simone Fischer 1 min Lesedauer

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
K-Profile AG Innovationen in Kunststoff

Das Fraunhofer LBF in Darmstadt startet das Verbundprojekt "Design for Reliability – Bindenähte in technischen Bauteilen", das sich an Firmen entlang der Wertschöpfungskette richtet – vom Granulat bis hin zum fertigen Bauteil. Erfahren Sie wie. 

Durch die Kenntnisse der Wechselwirkungen aus Rheologie, Morphologie und Prozess können Bindenähte hinsichtlich deren Zuverlässigkeit und Langzeiteigenschaften besser bewertet werden.(Bild: Fraunhofer LBF)
Durch die Kenntnisse der Wechselwirkungen aus Rheologie, Morphologie und Prozess können Bindenähte hinsichtlich deren Zuverlässigkeit und Langzeiteigenschaften besser bewertet werden.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Bindenähte sind aufgrund der Integration von Funktionen und aus Sicht des Leichtbaus nahezu in allen technischen Bauteilen vorhanden. Im Konstruktionsprozess wird mit numerischen Simulationsmethoden oder mittels Erfahrungswerte versucht, Bindenähte in weniger stark belastete oder nicht sichtbare Bauteilbereiche zu verlagern. Dies gelingt nicht immer wie gewünscht, denn durch äußere Einflüsse wie Rheologie der Schmelze, Prozessführung oder Bauteilgeometrie verschiebt sich die Bindenaht oft in nicht vorherbestimmte, kritische oder ausfallrelevante Bauteilbereiche.

Wird man erst bei der Bauteilbemusterung oder beim Freigabeversuch durch einen vorzeitigen Schadensfall darauf aufmerksam, sind Produktionsstart und  Liefertermine meist nicht mehr einzuhalten. In einem so fortgeschrittenen Stadium der Bauteilfreigabe, sind Änderungen am Angusssystem oder am Bauteildesign nur unter hohem finanziellem und zeitlichem Aufwand möglich.

Warum Rezyklate herausfordernd sind

Probekörper mit Bindenaht (rechts) und optimierter Probekörper ohne Bindenaht.(Bild: Fraunhofer LBF)
Probekörper mit Bindenaht (rechts) und optimierter Probekörper ohne Bindenaht.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Mit dem verstärkten Einsatz von Rezyklaten durch die ELV-Verordnung der EU, ist die Zuverlässigkeits- und Lebensdauerbewertung von Rezyklaten eine besondere Herausforderung. Durch den Materialmix und die Vorgeschichte, weisen Rezyklate einen stärkeren Schwankungsbereich der Rheologischen-, Morphologischen- und Prozesseigenschaften auf, welche für Bindenähte eine besondere Herausforderung sind.

Welche Fragestellungen werden bearbeitet?

Dabei sollen mit den folgenden Forschungsfragen, grundlegende Wirkzusammenhänge aus Rheologischen-, Morphologischen-, Prozess und Langzeiteigenschaften in hochbeanspruchten Anwendungen untersucht werden:

  • Was sind die Einflussparameter auf eine „gute“ und „schlechte“ Bindenahtqualität?
  • Welche mikroskopische Füllstoff- oder Faserorientierung und Verteilung liegt in der Bindenaht insbesondere im Bereich der Fließfronten vor?
  • Welche morphologischen Unterschiede – Viskosität, Molmassenverteilung, Füll- und Verstärkungsstoff – beeinflussen Bindenahteigenschaften?
  • Welche mechanischen Eigenschaften (statisch, zyklisch, Anriss- und Rissausbreitung) resultieren an Bindenähten für unterschiedliche thermoplastische Kunststoffe in Abhängigkeit deren Füll- und Verstärkungsstoff?
  • Welche Möglichkeiten bestehen, die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Bauteilen mit Bindenähten zu verbessern?

Weitere Details zu dem Projekt sowie zu dessen Leistungen erhalten Sie hier.

Quelle: Fraunhofer LBF

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