Kunststoffe von allen Seiten unter Druck

Kunststoffe erfüllen in vielen Gebrauchsgegenständen wichtige Funktionen. Bisher ist es jedoch kompliziert, genau zu prüfen, wie robust die eingesetzten Bauteile sind. Am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt wurde jetzt ein neues Instrument entwickelt, das einfachere und genauere Messungen erlaubt. Der „Multitester“ ist ein thermoplastischer Kunststoffkörper, der innen hohl ist und ein wenig an eine Käseglocke erinnert. Er lässt sich einfach im Spritzgussverfahren herstellen und an unterschiedlichste Testszenarien anpassen. Die neue Methode ergänzt die bisherigen Prüfszenarien, die nach wie vor genutzt werden, um erste Vorhersagen über das Belastungsverhalten eines Bauteils zu machen. Um den Aufwand überschaubar zu halten, testen die Forscher üblicherweise nicht einzelne Bauteile, sondern schematisch Prüfkörper des gleichen Materials. Der Nachteil: Es kann immer nur eine räumliche Belastung untersucht werden. Tatsächlich sind Kunststoffkomponenten jedoch meist mehraxialen Belastungen ausgesetzt: Sie werden von allen Seiten traktiert. Am realistischsten lassen sich die Belastungen mit dem Innendruckverfahren darstellen. Dabei presst eine Apparatur ein flüssiges Medium wie Wasser, Öl oder Lauge von innen an die Wände des Prüfkörpers. Dieser Vorgang simuliert eine gleichmäßige Druckverteilung. Mit den bisher zur Verfügung stehenden starren Prüfformen und -vorrichtungen war das nicht möglich. Mit dem „MultiTester“ gelang es, das Design des Prüfkörpers, den Prozess und die Prüfapparatur anzupassen. So können Wanddicke, Umwelteinflüsse oder Belastungsarten beliebig variiert werden. Die Wissenschaftler können auch den Einfluss verstärkender Fasern bestimmen.