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Kunststoffe haben Stress mit ihrer Umwelt Wechselnde Temperaturen Sonnenstrahlung Feuchte chemische Substanzen und mechanische Belastungen setzen ihnen zu und verändern die Materialeigenschaften Um die Risiken beim Einsatz neuer Materialien oder bei geänderten Betriebsbedingungen zu minimieren sind belastbare Aussagen zur Lebensdauer erforderlich Voraussetzung hierfür sind neben Prüfmethoden die Schädigungen frühzeitig erkennen geeignete Alterungsund Versagensmodelle sowie anwendungsrelevante Schadenskriterien Um die Materialund Bauteilentwicklung zu beschleunigen ist es von Vorteil die Dauer der Prüfzyklen der Klimalagerung oder der Laborbewitterung zu verkürzen Forscherteams aus dem Bereich Kunststoffe des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickeln maßgeschneiderte Prüfmethoden und koppeln diese mit Modellierungssoftware zur Lebensdauervorhersage für komplexe Einsatzszenarien Als Resultat versrechen sie kürzere Entwicklungszeiten und ein verringertes Ausfallrisiko im späteren Einsatz Verbesserte Experimente und Software Für die Materialund Produktentwicklung sowie zur Verringerung der Versagenswahrscheinlichkeit im Einsatz sind zeitund kostenaufwendige Tests erforderlich Der Beschleunigung solcher Versuche durch erhöhte Temperaturen Umgebungsfeuchte Bestrahlungsstärke oder kürzere Prüfzyklen sind Grenzen gesetzt Noch schwieriger ist es Alterung und Versagen für neue Betriebszyklen oder für den Einsatz unter veränderten Umgebungsbedingungen vorherzusagen Der Bereich Kunststoffe des Fraunhofer LBF arbeitet daran die Alterungsvorgänge und Versagensmechanismen von Kunststoffen besser zu verstehen und die zugehörigen Materialund Lebensdauermodelle zu verbessern Ziel sind optimierte Prüfverfahren und Software-Tools zur Lebensdauervorhersage für komplexe Einsatzszenarien Indem sie Alterungsexperimente und Modellierung koppeln lassen sich Lebensdauer und Versagensrisiko für vorgegebene Einsatzfälle besser abschätzen Durch Superposition aufeinanderfolgender Temperatur-Feuchte-Bestrahlungsund mechanischen Lasten können sie nahezu beliebige Szenarien nachstellen Als Eingangsgrößen dienen dabei zeitaufgelöste Messdaten für verschiedene Betriebszustände Wetterdaten oder hypothetische Einsatzszenarien Dafür steht eine Toolbox bestehend aus Klimalagerung und Bewitterung vielfältigen Messund Prüfmethoden einer breit gefächerten chemischen Analytik und anpassbaren Alterungsund Lebensdauermodellen zur Verfügung Die Vorgehensweise lässt sich direkt mit der Bauteilauslegung mit FE-Methoden koppeln Gemeinsam mit Industriepartnern passen die Darmstädter Forscher diese an die jeweilige Fragestellung an und begleiten die Überführung in bestehende Abläufe und vorhandene Infrastruktur Das Resultat sollen anwendungsbezogene Prüfvorschriften kürzere Entwicklungszeiten und ein verringertes Ausfallrisiko im späteren Einsatz sein Zielgruppe sind Hersteller und Anwender von Kunststoffkomponenten und -bauteilen sowie polymerbasierten Beschichtungsmaterialien in nahezu allen Wirtschaftsbereichen Fraunhofer LBF www lbf fraunhofer de Produktion Automation www kunststoffmagazin de 11 Lebensdauervorhersage für vorgegebene Lastszenarien durch Kopplung von Experiment und Modellierung schematisch Bild Fraunhofer LBF