Entwicklung einer Systematik zur aufwandsoptimierten Ermittlung von Kennwertfunktionen mit Hilfe der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA)

Die effiziente Produktentwicklung in der Kunststofftechnik erfordert die Kenntnis einer Vielzahl von mechanischen Werkstoffdaten. Das komplexe Eigenschaftsprofil eines Kunststoffes muss dazu weitgehend experimentell ermittelt werden. Von zentraler Bedeutung sind dabei heute Zugversuche, aus denen Spannungs-Dehnungskurven abgeleitet werden. Hier handelt es sich jedoch um aufwendige Werkstoffanalysen, da ein einzelner Zugversuch nur punktuell Aufschluss über das Werkstoffverhalten geben kann. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel dieser Arbeit, einen alternativen Weg zur aufwandsoptimierten Ermittlung von Spannungs-Dehnungskurven von polymeren Werkstoffen aufzuzeigen. Es wird eine Systematik vorgestellt, mit der das Spannungs-Dehnungsverhalten von thermoplastischen Werkstoffen im Bereich kleiner Dehnungen aus dynamisch-mechanischen Analysen (DMA) abgeleitet werden kann. Mit einer einzelnen DMA-Messung lassen sich so die Spannungs-Dehnungskurven über einen weiten Temperatur- und Dehnungsgeschwindigkeitsbereich ermitteln. Der Konstrukteur und Produktentwickler kann zukünftig bei deutlich vermindertem Kostenaufwand in kürzerer Zeit über eine umfangreichere und engmaschigere Matrix von Werkstoffkennwerten verfügen. Im Rahmen der ingensieurwissenschaftlichen Forschung kann die Kalibrierung der etablierten Materialgesetze vereinfacht werden.