Bauteilprüfung

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Bauteilprüfung

Prüfung von Kunststoffbauteilen

Im Entwicklungs- und Produktionsprozess von Kunststoffbauteilen ist die Sicherung einer hohen Qualität ein grundlegendes Erfordernis. Die Prüfung der Funktionsfähigkeit, der Gebrauchstauglichkeit, der Betriebssicherheit bzw. Lebensdauer von Kunststoffbauteilen erfolgt mit Hilfe spezieller Prüfverfahren.

Im Ergebnis der Bauteilprüfung wird angestrebt den Versagensfall erfolgreich zu vermeiden. Wenn dennoch ein Bauteilversagen eintritt, liegt eine Nichtübereinstimmung zwischen dem Eigenschaftsprofil des Werkstoffes (physikalische, mechanische, thermische und chemische Eigenschaften) und dem Anforderungsprofil des Bauteils vor.

Klassifizierung von Kunststoffbauteilen

Kunststoffbauteile lassen sich unter Berücksichtigung werkstofflicher Aspekte in die folgenden drei Gruppen klassifizieren:

• Klassische Kunststoffbauteile

• Kunststoffformteile (einschließlich Halbzeuge), die durch Formgebungsverfahren wie Spritzgießen, Pressen, Spritzpressen, Extrusion oder Thermoformung hergestellt werden; Ausgangsprodukte dafür sind genormte Formmassen, überwiegend Thermoplaste

• Kunststoffbauteile aus Verbundwerkstoffen

• faserverstärkte Kunststoffe (GF, CF), hergestellt unter Verwendung duroplastischer Harze, die u. a. durch Laminieren, Pressen (SMC, Prepreg) oder Harz-Injektionstechnik verarbeitet und zur Realisierung von tragenden Bauteilen und Konstruktionen eingesetzt werden

• Kunststoffbauteile aus Werkstoffverbunden

• als Hybridstrukturen bezeichnete Kunststoff-Metall-Verbunde, die u. a. durch Spritzgießen, Extrusion (z. B. Mehrschichtverbundrohre) oder Schäumprozesse (z. B. Kunststoffmantelrohre, Sandwichelemente) hergestellt werden

Für einfache Kunststoffbauteile ohne spezielle Qualitätsanforderungen ist die Beurteilung nach allgemeinen Qualitätsmerkmalen wie z. B. dem äußeren Erscheinungsbild häufig ausreichend; für Bauteile mit höheren Anforderungen genügt dies oftmals nicht. In diesen Fällen können beispielsweise Maßprüfungen, Prüfungen der Festigkeit unterschiedlicher Art und verschiedenste Funktionsprüfungen notwendig werden, für die auch aufwendigere Prüftechnologien wie z. B. die hybriden Methoden der Kunststoffdiagnostik mit hoher messtechnischer Auflösung und Genauigkeit (siehe Messwertgenauigkeit und Messunsicherheit) erforderlich sind.

Anwendungs- und Einsatzgrenzen

Die wesentlichen Einflussgrößen, die das Eigenschaftsbild eines Kunststofferzeugnisses bestimmen, liegen außer in den Formmasseeigenschaften selbst, in der Fertigteil- und Werkzeuggestaltung und den Verarbeitungsbedingungen begründet. Werkstoffliche Anwendungs- und Einsatzgrenzen für Kunststoffbauteile leiten sich aus den Besonderheiten der makromolekularen Struktur der einzelnen Kunststoffe sowie den physikalischen und chemischen Veränderungen während ihrer Nutzungsdauer ab.

Zielstellung einer Bauteilprüfung ist eine möglichst komplexe Erfassung der Funktionsfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit, um die Eignung des Erzeugnisses für den vorgesehenen Verwendungszweck unter Berücksichtigung der geforderten Lebensdauer anhand objektiv messbarer Eigenschaften und subjektiver Bewertungsmerkmale absichern zu können. Die Prüfungen können nach verschiedensten Methoden unter definierten, möglichst praxisnah simulierten, ggf. auch verschärften, zeitraffenden Beanspruchungen (siehe: Stepped Isothermal Methode, Makroeindringprüfung und Stepped Isothermal Methode, Zugbeanspruchung) und definierten Vorbehandlungen und Umgebungseinflüssen im Kurzzeit- oder Langzeitversuchen (siehe: Zugversuch und Zeitstandzugversuch) durchgeführt werden.

Literaturhinweis

• Höninger, H.: Bauteilprüfung. In: Grellmann, W., Seidler, S. (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2015) 3. Auflage, S. 634–635 (ISBN 978-3-446-44350-1; siehe AMK-Büchersammlung unter A 18)