nach oben
Meine Merkliste
Ihre Merklisteneinträge speichern
Wenn Sie weitere Inhalte zu Ihrer Merkliste hinzufügen möchten, melden Sie sich bitte an. Wenn Sie noch kein Benutzerkonto haben, registrieren Sie sich bitte im Hanser Kundencenter.

» Sie haben schon ein Benutzerkonto? Melden Sie sich bitte hier an.
» Noch kein Benutzerkonto? Registrieren Sie sich bitte hier.
Ihre Merklisten
Wenn Sie Ihre Merklisten bei Ihrem nächsten Besuch wieder verwenden möchten, melden Sie sich bitte an oder registrieren Sie sich im Hanser Kundencenter.
» Sie haben schon ein Benutzerkonto? Melden Sie sich bitte hier an.
» Noch kein Benutzerkonto? Registrieren Sie sich bitte hier.

« Zurück

Ihre Vorteile im Überblick

  • Ein Login für alle Hanser Fachportale
  • Individuelle Startseite und damit schneller Zugriff auf bevorzugte Inhalte
  • Exklusiver Zugriff auf ausgewählte Inhalte
  • Persönliche Merklisten über alle Hanser Fachportale
  • Zentrale Verwaltung Ihrer persönlichen Daten und Newsletter-Abonnements

Jetzt registrieren
English
Merken Gemerkt
20.12.2017

Spritzgussbauteile leichter, belastbarer und günstiger

Werkstofftechniker Marc Schöneich erhält den Wilfried-Ensinger-Preis

Seine Forschung macht Bauteile für Autos oder Flugzeuge mit maßgeschneiderten Eigenschaften möglich: Der Werkstofftechniker Marc Schöneich hat ein Verfahren entwickelt, mit dem die Industrie die Eigenschaften von kurzfaserverstärkten Kunststoffen vorab simulieren und passgenau je nach Einsatz optimieren kann. Für seine deutsch-französische Doppel-Promotion erhielt Schöneich jetzt den Wilfried-Ensinger-Preis des Wissenschaftlichen Arbeitskreises der Universitäts-Professoren der Kunststofftechnik. Für seine Forschungen arbeitete Schöneich bei Professor Markus Stommel an der Universität des Saarlands und der Technischen Universität Dortmund, der seine Arbeit von deutscher Seite betreute, Zweitbetreuer war Professor Dirk Bähre von der Saar-Uni. Auf französischer Seite arbeitete Schöneich mit Stéphane Berbenni und Hafid Sabar (Université de Lorraine, Metz) zusammen.

Marc Schöneich wurde mit dem Wilfried-Ensinger-Preis geehrt (© Ehrlich)

„Drehen an den Parametern“

Mit dem Spritzgießverfahren lässt sich Kunststoff in jede beliebige Form bringen. Der geschmolzene Werkstoff wird dabei mit Druck in eine Form eingespritzt und härtet anschließend aus. Die Industrie kann auf diese Weise massenhaft 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 verstärkt, die eine Länge von wenigen Mikrometern bis hin zu mehreren Zentimetern haben. Diese Kunststoff-Faser-Gemische können sogar Metalle ersetzen. Das Problem: „Die Industrie kann das Potenzial, das hier steckt, noch nicht ausschöpfen. Es ist bislang noch zu wenig darüber bekannt, welche Mechanismen in diesen Verbundwerkstoffen genau ablaufen und damit auch, was die Eigenschaften des Werkstoffs beeinflusst“, erklärt Werkstofftechniker Marc Schöneich.

Die Eigenschaften eines Werkstoffs – also ob er leicht ist oder schwer, steif oder biegsam – werden durch seine Mikrostruktur beeinflusst: Kleinste Änderungen in Größenordnungen, die nur über hochauflösende Mikroskope sichtbar sind, haben Auswirkungen im großen Ganzen. Wer die Zusammenhänge in diesen Sphären besser versteht, kann dies nutzen, um dem Werkstoff bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Marc Schöneichs Modell macht jetzt transparent, wie der Kunststoff sich ändert, wenn man an bestimmten Parametern „dreht“. Er hat eine Methode entwickelt, mit der die Hersteller die Bestandteile des Kunststoff-Faser-Gemischs für den jeweiligen Einsatz passgenau modellieren können: Sie können die späteren Werkstoffeigenschaften simulieren und nach Bedarf maßschneidern. „Der Herstellungsprozess kann günstiger und das Produkt besser werden, wenn man genau weiß und steuern kann, was im Werkstoff passiert und welche Mechanismen ablaufen“, betont Schöneich.

Veränderung der Interphase

„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 inzwischen am Leibniz-Institut für Neue Materialien INM auf dem Saarbrücker Campus 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 so genannte 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.“

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. (Red)

Dr.-Ing. Marc Schöneich am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien

Tel.: 0681-9300-454

E-Mail: marc.schoeneich@leibniz-inm.de

keine Kommentare
Diesen Artikel kommentieren





Über die Verarbeitung Ihrer personenbezogenen Daten zum Zweck der Kommentierung von Inhalten informiert Sie unsere Datenschutzerklärung.
Newsletter

Sie wollen keine Kunststoffe-News verpassen?
Hier kostenlos anmelden


Beispiel-Newsletter ansehen

Marktbarometer

Erfahren Sie in unserem monatlichen Marktbarometer, wie sich die Kunststoff-Branche entwickelt.


Zum Marktbarometer

Kunststoffe im Automobil

Zum Special