ausgabe 11/2023

ausgabe 10/2023

ausgabe 09/2023

Kontakt

Zeitschrift

Organschaften

Organschaft

Mediadaten

Unsere Abos

Abo Kündigung

Mein Login

Impressum

AGB / Versandbedingungen für Buchbestellungen & Abonnement-Bedingungen für Fachzeitschriften

Datenschutzerklärung der Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG

Datenschutz

Mobilität

Verpackung

Medizintechnik

Elektro/Elektronik

Leichtbau

Anwendungen

Thermoplaste

Technische Kunststoffe

Hochleistungskunststoffe

Elastomere

Duroplaste

Additive/Masterbatches

Biokunststoffe

Verbundwerkstoffe

Polyurethan

Werkstoffe

Spritzgießen

Extrusion

Additive Fertigung

Weitere Verfahren ...

Weitere Verfahren …

Compoundieren

Verbundmaterialien

Peripherie

Simulation

Verarbeitung

Forschung & Entwicklung

Dissertationen

Patente

Zeitschrift Kunststofftechnik

Technik & Innovation

Technik-Trends

Kunststoff-Recycling

Rezyklate

Recycling

Fakuma

Italien Special

Italien

Länder-Specials

Karriere bei HANSER

HANSER Fachbuch

HANSER eLibrary

HANSER eSolutions

HANSER eCampus

HANSER Corporate

HANSER Literaturverlage

Verlagsangebote

Plastics Insights

FORM+Werkzeug

HANSER automotive

QZ Qualität und Zuverlässigkeit

WB Werkstatt + Betrieb

Weitere Fachportale

Onlinearchiv

Online-Archiv

Newsletter

Verlag

Switch to Plastics Insights

Service Menu

twitter

xing

facebook

linkedin

Newsübersicht

News

Grundlagen

Produkte

Whitepaper

Download Whitepaper Mettler Toledo 2016

Mediathek

Termine

Karriere

Wer bietet was?

Wer bietet Was?

Podcast

 ist eine Initiative des Wissenschaftlichen Arbeitskreises Kunststofftechnik (WAK) mit Unterstützung des Carl Hanser Verlages. Die Datenbank ist eine Plattform für 

Dissertationen aus dem ingenieurwissenschaftlichen Kunststoffbereich

 und eröffnet promovierten Ingenieuren die Möglichkeit, ihre Doktorarbeit digital zu veröffentlichen und dadurch einem breiten Fachpublikum zugänglich zu machen.

Ziel der Arbeit ist es, eine Methode zur numerischen Berechnung der Konzentrationsverteilungen zu entwickeln.

Polyamide

Werkstofftechnische Prüfungen

Finite Methoden

Beitrag zur Charakterisierung und Berechnung von Feuchtigkeitsverteilungen in Polyamid 6

 Die Dissertation behandelt die Erstarrung von thermoplastischen Kunststoffen nach dem Formgebungsprozess.

Machine Learning

Modellierung

Rheologie

Beitrag zur Vorhersage des spezifischen Volumens während des Erstarrungsvorgangs bei der Verarbeitung von Kunststoffschmelzen

 Thermoplastische Hybridverbunde mit Naturfaserverstärkung werden seit langem in der Automobilindustrie eingesetzt. Holzfasern wurden in diesem Zusammenhang jedoch bisher nicht untersucht.

Hybridwerkstoffe

Holz

Polypropylen

Naturmaterialien

Prozess- und materialtechnische Entwicklung von thermoplastischen Hybridverbunden mit Holzfaserverstärkung

 Grundlagen für die verfahrenstechnische Nutzbarmachung der Kombination von Co-Injektion und Thermoplastschaumspritzgießen für komplexe Materialkombinationen.

Thermoplastische Elastomere

Schaumspritzgießen

Co-Injektion im Spritzgießen: Sandwichbauteile mit geschäumtem Kern und weichelastischer Haut

Wie lässt sich die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöhen?

Spritzgießmaschinen, allgemein

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Folien

Prozessmodell für das Hinterspritzen von Dekorfolien in der In-Mould-Labeling Technik

Erstmals gelang es, Schaumperlen aus PBT mittels Heißdampf zu Formteilen mit hoher Güte zu konsolidieren.

Polybutylenterephthalat

Werkstoffprüfung, mechanisch

Partikelschäumen

Polybutylenterephthalat-Partikelschäume mit erhöhter thermischer Beständigkeit –

Ziel der Arbeit war es transparente PC/PMMA-Blends mittels kontinuierlicher Reaktivextrusion unter Verbesserung mechanischer und optischer Eigenschaften herzustellen.

Blend

Kunststoffe

Polymethylmethacrylat

Polycarbonat

Optische Mess- und Prüfverfahren

Transparente PC/PMMA Blends: Einfluss der Funktionalisierung auf optische, morphologische und mechanische Eigenschaften

Um die Harzformulierung in Einklang mit den etablierten Flüssigimprägnier-Herstellverfahren für FKV im Schienenverkehr zu bringen, sind neue innovative Flammschutz-Strategien nötig.

Glasfasern / -matten

Kohlenstofffasern / -matten

Harze, Epoxid

Flammschutzmittel

Faserkunststoffverbunde im Schienenverkehr – Flammschutzstrategien für niedrigviskose Epoxidharze

Welchen Einfluss haben verschiedene Kopplungsmechanismen auf die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von hochgefüllten flammgeschützten EVA/LLDPE Compounds?

Polyethylen

Kabel

Halogenfrei flammgeschützte Kabel Compounds basiert auf hochgefüllten EVA/LLDPE Blend Systemen – Einfluss der Kopplungsmechanismen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verarbeitung von PLA basierten, geblendeten Partikelschäumen.

Polylactid

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Untersuchung von expandierbaren PLA-Partikelschäumen – Einfluss des Blendsystems auf Verarbeitbarkeit und Eigenschaften

Für einen effizienten Leichtbau werden vermehrt Faserverbundkunststoffe mit einer thermoplastischen Matrix eingesetzt. Wie können diese optimiert werden?

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Gewebe, technisch

Organobleche (gewebeverstärkte Thermoplast-Halbzeuge)

Kurzfasermodifikation matrixreicher Zonen gewebeverstärkter, thermoplastischer Verbundwerkstoffe mittels In-Situ-Schmelzeimprägnierung – Einfluss auf quasi-statische Eigenschaften

Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuen Werkstoffrezepturen mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit und Flammresistenz sowie deren Verarbeitung für PCB-Anwendungen.

Elektrisch leitende Füllstoffe (Metalllegierungen, Ruß, Graphit)

Neuartige wärmeleitende, flammgeschützte Basismaterialien für Leiterplatten – Struktur-Eigenschafts-Beziehungen

Die Arbeit beschäftigt sich mit der reibungsbedingten Erwärmung kunststoffbasierter tribologischer Systeme und ihrem Einfluss auf das tribologische Verhalten.

Polyetherketon

Prüfen von Kunststoffen

Tribologie

Zum Einfluss des Wärmehaushalts bei der tribologischen Prüfung von Kunststoffen

Das Infrarotschweißen ist ein industriell etabliertes Verfahren zur Herstellung von Bauteilen in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. Die Prozesseinrichtung ist jedoch mit einem hohen Kosten- und Zeitaufwand verbunden, da komplexe Strahler-Werkstoff-Wechselwirkungen das Aufschmelzverhalten des Kunststoffbauteils bestimmen. In vielen industriellen Infrarotschweißprozessen ist daher ein Rauchen der infraroterwärmten Bauteilbereiche zu beobachten. Eine Erforschung des Zusammenhangs zwischen Rauchbildung, Kunststofftemperatur, thermisch-oxidativer Belastung des Kunststoffs und den resultierenden mechanischen Schweißnahteigenschaften steht bislang aus. Weiterhin sind in Infrarotschweißprozessen in der industriellen Fertigung oftmals hohe Umstellzeiten und schwankende Fügeteiltemperaturen festzustellen. In der vorliegenden Arbeit werden erstmals die mechanischen Eigenschaften von Infrarotschweißverbindungen mit der Rauchbildung und thermisch-oxidativen Kunststoffbelastung korreliert und zwei Ansätze zur schonenden Erwärmung untersucht.

Verbindungstechnik

Faserverbundwerkstoffe

Beitrag zum Infrarotschweißen von Kunststoffen in der industriellen Fertigung

Das Interesse an Biokunststoffen nimmt in Wissenschaft und Industrie stetig zu, da diese eine nachhaltige und umweltfreundliche Werkstoffgruppe darstellen. Die Entwicklung von Biokunststoffen wird daher mit großem Forschungsaufwand vorangetrieben. Eine Herausforderung stellt dabei der lückenhafte Kenntnisstand über die Prozess−Struktur−Eigenschaftsbeziehungen dieser Materialien dar, insbesondere, wenn sie als Komponente in mehrphasigen Nanokompositen verwendet werden.

Über die Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Polylactid-Nanokompositen

Getrieben durch nötige Energie- und Kosteneinsparungen finden Kunststoffe vermehrt Anwendung als Primärkomponenten in tribologischen Systemen. Der Trend zeichnet sich durch stete Forschung und Entwicklung hinsichtlich der Effektivität unterschiedlicher Materialkombinationen zur Reduktion von Reibung und Verschleiß aus, wobei die reibinduzierte Wärme zu den größten Herausforderungen zählt.

Werkstoffprüfung

Gezielte Nutzung der chemischen Umwandlung von Magnesiumhydroxid — ein neuer Ansatz für die Polymertribologie

Um Dämmplatten aus expandiertem Polystyrol eine bessere Stabilität an der Hauswand zu gewährleisten, werden diese mit einem zusätzlichen Befestigungsdübel aus Polypropylen (PP) befestigt. Dadurch, dass jedoch zwei verschiedenen Materialien verwendet werden, kommt es auf Grund unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeiten (WLF) zu Wärmebrücken, die sich optisch anhand von Schimmel- und Algenbildung zeigen aber auch Energieverluste mit sich bringen. Motivation dieser Arbeit war es die WLF der beiden Materialien durch den Einsatz eines Füllstoffes anzupassen, jedoch die mechanische Festigkeit des Dübels nicht negativ zu beeinflussen.

Polypropylen-Compound

Füllstoffe für Kunststoffe

Modifizierung einer Polypropylen-Matrix durch den Einsatz von Mikrohohlglaskugeln

Kontinuierlich verstärkte Faserverbundkunststoffe (FVK) in Form ebener Halbzeuge weisen aufgrund ihrer guten gewichtsspezifischen Eigenschaften, der Möglichkeit zur lastpfadgerechten Auslegung und der Funktionsintegration ein hohes Leichtbaupotential auf. Thermoplastisch basierte Werkstoffsysteme (sog. Organobleche) erlauben wegen der physikalisch basierten Verarbeitung zusätzlich kurze Taktzeiten und tragen dank der Recyclierbarkeit zur Nachhaltigkeit bei. Durch die Integration optischer und/oder ästhetischer Materialeigenschaften können neue Anwendungsfelder für mittlere bis hohe Stückzahlen erschlossen werden, jedoch sind kommerzielle Produkte wegen der textilen Topographie auf der Oberfläche nur bedingt geeignet.

Kunststoff-Halbzeuge

Oberflächentechnik

Oberflächenoptimierung endlosfaserverstärkter Thermoplaste

Pultrudierte, faserverstärkte Tapes werden bisher lediglich zerstörend oder optisch zerstörungsfrei geprüft. Wünschenswert wäre daher ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, das kontaktfrei und schnell Risse, Einschlüsse und Änderungen in der Imprägnierung detektieren, also im Gegensatz zu optischen Verfahren das komplette Tapevolumen erfassen kann. Das in dieser Arbeit dazu verwendete Luftultraschallverfahren erfüllt all diese Anforderungen.

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Pultrusion

Qualitätssicherung Kunststoff

Ganzheitliche Betrachtung zur zerstörungsfreien Prüfung von thermoplastischen CFK-Tapes mittels Luftultraschall

Schaumspritzgießen ist ein Verarbeitungsverfahren zur Serienproduktion von geschäumten Kunststoffteilen, welches ein zunehmendes Interesse und Verwendung in der Industrie erlangt. Jedoch sind die Anwendungen aufgrund unzureichender Kenntnisse der Prozessführung und der mechanischen Eigenschaften, der begrenzten Nutzung des Leichtbaupotentials sowie eingeschränkter Oberflächenqualitäten begrenzt. Alle diese Nachteile sind mit der Zellstruktur verbunden. Die Strukturmerkmale wie Randschichtdicke, Zellgröße, Dichte und Homogenität werden während des Verfahrens ausgebildet. Daher ist die Kontrolle der Zellbildungsmechanismen der Schlüssel, um den Einschränkungen entgegenzuwirken und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren.

Schaumstoffe

Spritzgießsimulation

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Controlling cellular structure in thermoplastic foam injection molding – influence of processing and mold technologies

Die geringe Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffmatrix limitiert die Wärmeleitung in polymeren Faserverbundwerkstoffen. Eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Matrix kann dazu beitragen, die Wärme in einem Bauteil besser zu verteilen, thermische Spannungen zu reduzieren und damit die Lebensdauer zu erhöhen.

Beschichten von Kunststoffen

Wärmeleitfähigkeitsmessung

Kohlenstofffaser-Epoxydharz-Verbunde mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit – Struktur und Eigenschaften

Additive Fertigungsverfahren wie das selektive Lasersintern (SLS) bieten die Möglichkeit, Strukturen wie 3D-MIDs, werkzeuglos herzustellen. Erste dreidimensionale Schaltungsträger werden bereits durch das selektive Lasersintern hergestellt. Ein etabliertes Verfahren ist der LPKF-LDS-Prototyping Prozess. Anders als bei den herkömmlichen 3D-MIDs muss bei diesem Verfahren der additiv hergestellte Schaltungsträger jedoch nachträglich mit einer Metallverbindungen beinhaltenden Substanz beschichtet werden, um laserdirektstrukturiert werden zu können. Kommerzielle Materialien für spritzgegossene 3D-MIDs beinhalten schon vorab ein spezielles Additiv zur Laserdirektstrukturierung, welches lokal durch den Laser aktiviert werden kann. Daraus leitet sich der Bedarf an funktionalisierten Pulver-Verbunden für den selektiven Lasersinterprozess zur Gestaltung dreidimensionaler Schaltungsträger ab.

Strukturen und Eigenschaften selektiv lasergesinterter Polyamid- und Polyamid-Kupfer-Systeme für Anwendungen in dreidimensionalen Schaltungsträgern

Expandierbares Polystyrol (EPS, ugs. “Styropor”, “Unicell”, “Styrofoam”) ist einer der meist genutzten Schäume. Mehr als ein Viertel der weltweiten Schaumproduktion bezogen auf das Volumen geht in EPS. Als Partikelschaum hat EPS eine mehrskalige Morphologie aus Zellwänden und -stegen, den Zellen, den Schaumpartikeln und schließlich dem Bauteil. In diesem Zusammenhang bedingt eine Änderung der Partikelgröße auch eine Änderung der zu verschweißenden Fläche, wohingegen kleinere Zellen zu einer anderen Mikromorphologie (Zellstege und -wände) führen. Jedoch ist der Wirkzusammenhang der Morphologie und der Schaumteileigenschaften noch nicht umfassend untersucht worden. Deshalb ist es das Ziel der Arbeit Struktur-Eigenschaftsbeziehungen aufzuzeigen und deren zu Grunde liegende Mechanismen aufzuklären. Dafür werden EPS und ein Partikelschaum aus einem Blend aus Polystyrol und Polyethylen bezüglich des Einflusses der Zellgröße, Partikelgröße und Dichte auf die Mechanik sowie die Isolationseigenschaften untersucht. Daneben, wird die Verteilung des Polymers innerhalb eines Partikels durch eine variabel dicke Partikelhaut gesteuert.

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Polystyrol-basierten Partikelschäumen

Epoxid-Kohlenstofffaser-Prepregs finden in der zivilen Luft- und Raumfahrtindustrie aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen, thermo-mechanischen und thermischen Eigenschaften zunehmend Anwendung zur Herstellung von Strukturverbundbauteilen. Obwohl Kohlenstofffasern elektrisch leitfähig sind, weisen aus Epoxid-Kohlenstofffaser-Prepreg hergestellte Bauteile aufgrund der isolierenden Natur der Epoxidmatrix oft nur sehr geringe elektrische Leitfähigkeiten in z-Richtung auf. Die verbesserte elektrische Leitfähigkeit in z-Richtung ist jedoch für moderne Verbundanwendungen notwendig, bei denen ein gewisses Maß an elektrostatischer Ableitung, elektromagnetischer Abschirmung oder eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Blitzeinschläge erforderlich ist.

Elektrisch leitfähige und interleaf-modifizierte Ruß-Epoxid-Kohlenstofffaser Prepreglaminate mit erhöhtem Blitzschlagwiderstand

Bereits seit den frühen 1980er Jahren werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit einer hohen spezifischen Steifigkeit für hochbelastete Strukturbauteile im automobilen Rennsport verwendet. Dem anschließenden Einsatz in Sportwägen von Lamborghini und Ferrari ab den 1990er Jahren folgte die erstmalige Nutzung von CFK in den Serien-Elektrofahrzeugen i3 und i8 von BMW. Aufgrund der Mehrkosten im Vergleich zu metallischen Strukturen und der schlechten CO2-Bilanz von Kohlenstofffasern hat sich diese Werkstofftechnologie allerdings bis- her nur vereinzelt in weiteren Großserienfahrzeugen (z. B. BMW G11) durchgesetzt. 

Auswirkungen von interlaminaren Eigenspannungen auf die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Hybridverbundwerkstoffen 

Partikelschäume bestehen aus vielen miteinander verschweißten Schaumpartikeln. Vorteil von Partikelschäumen ist, dass vergleichsweise einfach leichte Formteile mit äußerst komplexer Geometrie hergestellt werden können. Die Dichte der Formteile kann in einem breiten Bereich variiert werden, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Formteile an die jeweilige Anwendung spezifisch angepasst werden können. 

Hysteresismessungen an Partikelschäumen: Erstellung eines Modells zur Simulation der Mitteldehnung bei dynamischer Ermüdung 

Polycarbonate (PC), polystyrene (PS) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) nanocomposites containing different amounts and sizes of nano-SiO 2 particles were prepared using a twin-screw extruder followed by injection molding. Adding a small amount of nano-SiO 2 caused a reduction in material transparency but improved the tensile, toughness, and thermal properties of the polymer nanocomposites due to an adequate level of nano-SiO 2 particle distribution within the polymer matrix. This was particularly in the case with the smaller sized nano-SiO 2 , which not only significantly improved mechanical properties but also preserved optical properties of the nanocomposites. Interestingly, the incorporation of nano-SiO 2 greatly enhanced the ESC resistance of the materials in all investigated fluids, particularly for smaller sizes nano-SiO 2 . The enhancement in ESC resistance was more effective in mild agents and air, where the quality of the deformation process was vastly altered with the presence of nano-SiO 2 . For a comparison of different materials, the ESC resistance improved in the following order: PMMA/SiO 2 &lt; PS/SiO2 &lt; low molecular weight PC/SiO 2 &lt; high molecular weight PC/SiO 2 . In most cases, nanocomposites with 1 vol.% of nano-SiO 2 exhibited the largest improvement in ESC resistance. The correlation of the critical stress intensity factor with the Hansen solubility parameter and molar volume of the agent shows a very good agreement for different fluids, thus allowing to predict the risk of stress cracking in different fluids without performing extensive tests. Moreover, an accelerated ESC-testing in aggressive agent and/or elevated temperature as well as a modified superposition approach have been developed for predicting the slow crack growth behavior, allowing to minimize the test time and the great expense for stress-cracking tests. Additionally, the modeling and simulation of diffusion processes linked to the structural fracture model can be applied for quick screening and mitigating the risk of ESC failures in plastic products.

On the Effect of Nanofillers on the Environmental Stress Cracking Resistance of Glassy Polymers 

Kunststoff-Hartschäume weisen einen breiten Einsatz in strukturellen Anwendungen auf. Das Verständnis des komplexen Zusammenspiels von Zellmorphologie, Zelldeformation und resultierenden mechanischen Eigenschaften des Schaumes ermöglichen zukünftig Schäume mit gezielt verbessertem Eigenschafts-Gewichts-Verhältnis. In der vorliegenden Arbeit werden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von PET-Schäumen (Strand PET Foams) in einem Dichtebereich von 80 bis 200 kg/m 3 aufgestellt. Die Kombination der holzähnlichen Mikrostruktur mit der einer Honigwabe führt zu einem deutlich anisotropem mechanischen Verhalten. Es konnten hierbei zwei fundamental-unterschiedliche Deformationsmechanismen identifiziert werden. Bei einer Belastung orthogonal zur Schaumplatte erfolgt eine starke axiale Deformationsantwort der ineinander verhakten und gedehnten Zellen, gefolgt von einem lokalen, plastischen Knicken der Zellwände. Im Gegensatz hierzu zeigt sich bei einer Belastung in Plattenebene eine plastische Deformation der Zellwände und -stege. In einem weiteren Schritt wurden die zuvor ermittelten Korrelationen für unterschiedliche Schaumdichten überprüft. Hierdurch wird im Rahmen eines völlig anderen experimentellen Versuchsaufbaus bestätigt, dass die Zelldeformation bei Belastung senkrecht zur Bauteilebene dehnungsdominiert (stretch-dominated) erfolgt und bei einer Belastung in Plattenebene eher eine biegungsdominierte Deformation der Zellen vorliegt (bending-dominated). Die Versuchsergebnisse der Dichtevariationsstudie sowie der in-situ Deformationsmessungen stehen demnach in Einklang und bestätigen die zugrundeliegende Hypothese. Ebenso wurde aufgezeigt, dass bei PET-Schäumen mit hoher Dichte (200 kg/m 3 ) die gemessenen mechanischen Eigenschaften unterhalb derer liegen, die bei Anwendung der Dichteskalierung zu erwarten wären. Die Reduzierung des Zellenaspektverhältnisses bei hohen Dichten bewirkt einen veränderten Deformationsmechanismus, wodurch es zu einer Abweichung der Versuchsergebnisse von den theoretisch zu erwartenden mechanischen Eigenschaften kommt.

Mechanische Eigenschaften von PET-Strangschäumen auf unterschiedlichen Größenskalen 