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18.05.2009

Dehnungsmessung enthüllt Faserorientierung

Ergebnisse der Elektronische Speckle-Pattern-Interferometrie (oben) und der Thermoelastischen Spannungsanalyse (unten) an Probeplatten aus PP GF 30 (© Lehrstuhl für Ressourcengerechte Produktentwicklung, TU Kaiserslautern)

Ergebnisse der Elektronische Speckle-Pattern-Interferometrie (oben) und der Thermoelastischen Spannungsanalyse (unten) an Probeplatten aus PP GF 30 (© Lehrstuhl für Ressourcengerechte Produktentwicklung, TU Kaiserslautern)

Die Faserorientierung in spritzgegossenen Thermoplasten lichtmikroskopisch zu bestimmen, erfordert relativ viel Aufwand. Im Gegensatz dazu kann mittels optischer Messverfahren der vollflächige Dehnungszustand eines Bauteils in kurzer Zeit ermittelt werden. Aus der lokal gemessenen Dehnung lassen sich Rückschlüsse auf die Faserorientierung ziehen.

Zur Dehnungsmessung stehen zwei verschiedene Verfahren zur Verfügung. Die Elektronische Speckle-Pattern-Interferometrie (ESPI) ist ein berührungsloses optisches Verfahren zur hochgenauen Messung von dreidimensionaler Verformung und zweidimensionaler Dehnung. Bei der Thermoelastischen Spannungsanalyse (TSA) werden dagegen Temperaturänderungen aufgrund des Thermoelastischen Effekts des Materials gemessen. Daher erfordert die TSA eine zyklische Beanspruchung des Probekörpers mit ausreichend hoher Belastungsfrequenz, um eine quasi-adiabatische Zustandsänderung zu gewährleisten. Während die ESPI die einzelnen Dehnungskomponenten direkt erfasst, liefert die TSA lediglich eine Temperaturänderung, die proportional zur Summe der Hauptdehnungen ist.

Der Vergleich der lichtmikroskopisch ermittelten und simulierten Faserorientierung mit den Messergebnissen der TSA und ESPI-Messung zeigt, dass sich mit beiden Messverfahren die lokale Steifigkeit und daraus resultierende Deformation des Probekörpers gut abschätzen lässt. Die ESPI eignet sich eher für kleine Probengeometrien und statische Belastung. Die TSA ist bei Bauteilen beliebiger Größe einsetzbar, erfordert allerdings eine dynamische Belastung des Prüfobjekts. Die örtliche Auflösung ist bei der TSA höher als bei der ESPI, daher ermöglicht die TSA eine detailliertere Erfassung des lokalen Deformationszustands.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

TÜV Rheinland Werkstoffprüfung GmbH
Köthener Straße 33
DE 06118 Halle
Tel: +49 345 5215-500
Fax: +49 345 5215–505


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