Eigenspannungen in kurzfaserverstärkten Spritzgussbauteilen

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Beim Fertigungsprozess von Bauteilen aus thermoplastischen Kunststoffen bilden sich Eigenspannungen aufgrund von mehreren überlagerten Phänomenen. Die resultierenden Eigenspannungen können das Bauteilverhalten sowohl positiv als auch negativ beeinflussen, je nachdem, ob sie einer äußeren Last entgegen- oder gleichgerichtet sind. Für die quantitative Ermittlung von Eigenspannungen in kurzfaserverstärkten, also anisotropen Werkstoffen, existiert bislang kein praxisrelevantes Verfahren. Im Forschungsvorhaben wurde daher die inkrementelle Bohrlochmethode auf die Anwendung an kurzfaserverstärkten Kunststoffen übertragen. Wesentliche Vorteile des Verfahrens liegen in der Möglichkeit von Messungen an komplexen Geometrien und der tiefenabhängigen Information über den Eigenspannungszustand. Der höheren Komplexität des anisotropen Werkstoffverhaltens wurde durch automatisierte Kalibrations- und Auswerteprozeduren Rechnung getragen. Die neue Methodik wurde weiterhin bei der Untersuchung des Einflusses von Prozesseinstellungen im Spritzguss auf das resultierende Eigenspannungsprofil eingesetzt. Abschließend wurde die praktische Anwendung der Methodik auf Bauteilebene gezeigt. Die Forschungsergebnisse können insbesondere bei Ingenieurbüros und Prüfdienstleistern Anwendung finden. Ingenieurbüros können die numerische Kalibration in ihr Portfolio aufnehmen. Prüfdienstleister können ihr Angebot bezüglich Eigenspannungsmessungen auf anisotrope Werkstoffe erweitern. Die Ergebnisse erlauben die tiefenabhängige und lokale Bestimmung von Eigenspannungszuständen an Bauteilen aus kurzfaserverstärkten Werkstoffen. Damit können Fortschritte bei der Beurteilung von Fertigungsprozessen hinsichtlich der Bildung von Eigenspannungen und insbesondere im Bereich der Qualitätskontrolle erzielt werden.