Verstärkungsmechanismen auf Makro-, Mikro- und Nano-Längenskalen in heterogenen Polymerwerkstoffen (original) (raw)
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Mit dem Ziel der Gewichtsreduzierung von Fahrzeugen kommen in der Automobilindustrie zunehmend Faserverbundwerkstoffe zum Einsatz. Häufig werden hier leichte Faserverbundwerkstoffe und hochbelastbare Metalle bereits auf Bauteilebene kombiniert, um die Vorteile beider Werkstoffe bestmöglich ausnutzen zu können. Wichtig ist es dabei die Verbindung zwischen den beiden Werkstoffen im Bezug auf das Verformungs- und Versagensverhalten exakt bewerten zu können. Unsere derzeit durchgeführten Untersuchungen konzentrieren sich auf die Kombination aus dem langfaserverstärkten Thermoplasten PA6.6 GF40 (Faserlänge: 5-40mm) und dem Karosseriestahl HC 420LA. Die Herstellung der hybriden Bauteile erfolgt im Fließpressprozess, bei dem der Verbundwerkstoff direkt mit dem Metall verbunden wird. Die Fügung zwischen den beiden Werkstoffen kann auf den Mechanismen Formschluss, mit Durchbrüchen im Metall, Stoffschluss, über direkte Adhäsion, und Kraftschluss, resultierend aus der Schwindung des langfaserv...
Mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen verstärkte Epoxidharze
Lightweight Design, 2018
Kohlenstoff-Nanoröhrchen können mechanische Eigenschaften von CFK-Materialien verbessern und so etwa Lastwechselzahlen von Bauteilen erhöhen. Eine neue, mit elastomeren Seitenketten ausgestattete Art von Kohlenstoff-Nanoröhrchen erhöht zudem die maximale Biegedehnung und den kritischen Spannungsintensitätsfaktor signifikant, wie Future Carbon zeigt. Die erforderlichen Verfahrensschritte sind bereits im industriellen Maßstab anwendbar. Außergewöhnliche Eigenschaften Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon Nano Tubes, CNT) besitzen außergewöhnliche mechanische, elektrische und thermische Eigenschaften. So liegt etwa der Elastizitätsmodul, kurz E-Modul, für Zug, Biegung, Druck und Vibration ungefähr im Bereich von 1 TPa [1-3], die Reißfestigkeit bei 10 GPa [1], die thermische Leitfähigkeit bei 3000 bis 6000 W/mK [3, 4] und die elektrische Leitfähigkeit bei 10 6 S/m [5]. Hinsichtlich ihrer chemischen Struktur können CNTs als zu Zylinder gerollte Graphenlagen bezeichnet werden. Das zweidimensionale Graphen besteht aus einer Atomlage von Kohlenstoffatomen, die sp2-hybridisiert sind und eine dicht gepackte, honigwabenartige, sechseckige Struktur aufweisen [22]. Die Struktur von Graphen ist schematisch in Bild 1 (links) dargestellt. Ein Nanoröhrchen kann aus nur einer oder aus mehreren, übereinander liegenden, aufgerollten Graphenschichten bestehen © daniel700 | adobestock
Einfluss verschiedener Blends auf die Langkettenverzweigungen von Polypropylen
2019
Polypropylene treten im Alltag in den verschiedensten Erscheinungsformen auf (Verpackungen, Rohrsysteme, Textilfasern, Automobilteile etc.) und sind auf Grund ihrer vielen Vorzüge aus diesem kaum mehr wegzudenken. Durch die Zugabe entsprechender Additive wie Füllstoffe, Stabilisatoren oder Farbstoffe können maßgeschneiderte Eigenschaften für mannigfaltige Anwendungen erzielt werden. Und hier beginnt bereits die Recycling Problematik! Denn so vielfältig die Anwendungsmöglichkeiten und Materialien auch sind, landen am Ende doch sehr viele Produkte gemeinsam im Kunststoffabfall. Die Mischung verschiedener beziehungsweise sogar vermeintlich gleicher Polymere ist allerdings bedingt durch ungünstige molekulare Wechselwirkungen oft nicht möglich. Dementsprechend groß sind auch die Herausforderungen im Bereich des Recyclings von Polymerwerkstoffen. In vorhergehenden Arbeiten konnten durch Peroxid induzierte Langkettenverzweigung, bei bis zu 180 C, bereits vielversprechende Verbesserungen ve...
Aufgabenstellung: Lösemittelfreie Beschichtungssysteme und Sinterbauteile auf Basis pulverförmiger Polymere gewinnen in der industriellen Praxis stetig an Bedeutung. Wichtige diesbezügliche Produktionstechniken sind Beschichtungsverfahren wie elektrostatisches bzw. thermisches Pulverbeschichten und Wirbelsintern, die Herstellung großer Bauteile durch Rotationssintern und prototypischer Funktionsmodelle durch Lasersintern (Rapid Prototyping). Anwendungsbeispiele sind Gleit- und Verschleißschutzschichten als Führungselemente für Sicherheitsgurte, Sitze, Sonnendächer und Schubfächer im Automobilbau, sowie lasergesinterte Funktionsmodelle oder Kleinserien für Saugrohre, Luft- und Klimasysteme, Pumpenlaufräder, Taster und Scharniere. Im Rahmen des Projekts "Verdichtetes Kohlendioxid als Prozessadditiv zur Herstellung polymerer und mikronisierter Nanokomposite" sollen tribologisch optimierte Nanokomposite in Form mikronisierter Beschichtungs- und Sinterpulver für diese Anwendung...
2015
Der Anteil faserverstarkter Kunststoffe in den entsprechenden industriellen Endanwendungen ist seit Jahren kontinuierlich gewachsen. Hierbei spielt das Leichtbaupotential der Kunststoffe, verbunden mit den aufgrund der Faserverstarkung erhohten mechanischen Eigenschaften, eine entscheidende Rolle. Besonders durch die Verwendung von Naturfasern in Standardapplikationen wird hierbei ein groses Potential eroffnet, da die Naturfasern im Vergleich zu den, industriell in hohem Mase verwendeten Glasfasern eine geringere Dichte haben und vergleichbare spezifischen mechanischen Fasereigenschaften erhalten werden konnen. Dennoch beschranken sich aktuelle Anwendungen der naturfaserverstarkten thermoplastischen Verbundwerkstoffe bislang hauptsachlich auf Strukturen mit geringem Leistungspotential. Diesem Umstand liegt die Tatsache zugrunde, dass bislang nur niedrige mechanische Verbundeigenschaften erzielt werden konnen. Bei Verwendung von Naturfasern in thermoplastischer Matrix muss die Kompat...