Faserinstitut: Ansatz zur Beurteilung des Umformverhaltens durch die Ermittlung der Wanddickenverteilung von naturfaserverstärkten Formpressteilen

Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) für technische Anwendungen bieten bereits einige Vorteile wie ein gutes Leichtbaupotenzial oder eine positive Umweltbilanz. Dennoch werden NFK überwiegend von der Automobilindustrie für nicht sichtbare Trägerteile genutzt. Viele andere Branchen stehen der Verarbeitung dieser Werkstoffe noch sehr kritisch gegenüber. Gründe für diese Unsicherheit bestehen häufig in den möglichen Qualitätsschwankungen, denen Naturfasern unterliegen können, mangelnder Kenntnis über Verarbeitungsmethoden, Werkstoffauswahl und Konstruktionserfahrung. Aus diesen Gründen ist es von besonderer Wichtigkeit das Werkstoffverhalten weiter zu charakterisieren.

Einen Punkt zur Charakterisierung der Werkstoff- bzw. der Bauteileigenschaften stellt die Beurteilung des Umformverhaltens dar, da sich die Umformung vor allem beim Formpressverfahren maßgeblich auf die Eigenschaften der entstehenden Formteile auswirkt. Einen Ansatz zur Charakterisierung dieser Eigenschaften stellt eine Wanddickenmessung dar, die auf dem Triangulationsprinzip basiert. Eingesetzt wurde das T-Scan-Messsystem der Firma Steinbichler Optotechnik. Der handgeführte Laserscanner verfügt über einen linienförmigen, sichtbaren Laserstrahl (670 nm, Laserklasse 2).

Das ursprüngliche Einsatzgebiet dieser Technik lag in der qualitativen Ermittlung von Oberflächen. Durch eine Modifizierung ist es jedoch gelungen auch die Wanddicke bzw. die Wanddickenverteilungen innerhalb eines Bauteils vollflächig zu detektieren. Mit der Erfassung der Wanddicke können kritische Zonen und Dünnstellen, die während der Umformung entstehen, ausfindig gemacht werden, ebenso wie die Gleichmäßigkeit der Umformeigenschaften des Werkstoffs selbst beim Einsatz eines planen Werkzeugs erfasst werden kann. Die Messdaten werden so aufbereitet, dass eine Übersicht der Bauteildickenverteilung (vgl. Abbildung: Ergebnisse der Wanddickenmessung an einem Bauteilausschnitt (BIAS, 2006)) über das gesamte Bauteil gegeben werden kann. Angestrebte Sollwerte können mit den tatsächlichen Istwerten verglichen werden.
Die so ermittelten Daten sollten in Simulationsberechnungen und für die Voraussagen des mechanischen Werkstoffverhaltens mit berücksichtigt werden.

Die Messung wurde in Zusammenarbeit mit dem Faserinstitut Bremen (FIBRE ) und dem Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) durchgeführt.


(Vgl. Meldungen vom 2007-06-06, 2007-04-27 und 2006-12-01.)

Source

Faserinstitut Bremen e. V. und Bremer Institut für angewandte Strahltechnik, 2007-06-22.

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