Bauteilprüfung Kunststoff

Prüfung von Zwischenprodukten und fertigen Bauteilen

Prüfung von Probekörpern, die aus Fertigteilen oder Zwischenprodukten aus Kunststoff entnommen wurden, unterscheiden sich ganz wesentlich von den Zielen der Formmassenprüfung. Die Formmassenprüfung dient der Ermittlung von vergleichbaren Werkstoffdaten. Mit diesen Daten können Werkstoffe zwar untereinander verglichen werden, eine Berechnung der Eigenschaften eines fertigen Produkts ist aber in den meisten Fällen nicht möglich.

Die Bauteilprüfung bzw. die Prüfung an Zwischenprodukten und fertigen Bauteilen aus Kunststoff wird deswegen mit zwei unterschiedlichen Zielsetzungen durchgeführt: Die Bestimmung von funktionellen Produkteigenschaften und die Bestimmung von Werkstoffeigenschaften, die in einem Produkt vorliegen.

Funktionelle Produkteigenschaften Werkstoffeigenschaften eines Kunststoff-Bauteils Kunststoff-Broschüre Beratung anfordern

Bauteilprüfung: funktionelle Produkteigenschaften

Ein Produkt muss bestimmte Funktionseigenschaften haben. So muss ein Verpackungsbehälter stapelfähig sein, eine Kabelisolierung muss auch unter Belastung isolieren, ein Lebensmittelbehälter muss dicht schließen und sich trotzdem leicht öffnen lassen, ein Fenster darf auch bei Sturm nicht brechen und ein Stuhl sollte auch eine schwere Person sicher tragen. Die Liste der Beispiele lässt sich beliebig lang fortsetzen.

In den folgenden Fallbeispielen wollen wir nur beispielhaft die Möglichkeiten der Kunststoff Bauteilprüfung aufzeigen.

Dank unseres großen, modularen Produktportfolios und zahlreicher Experten in der Kunststoffprüfung bei ZwickRoell können wir unsere Prüfsysteme perfekt auf Ihre Bedürfnisse anpassen. Für eine individuelle Beratung zu Ihrem Prüfbedarf in der Bauteilprüfung nehmen Sie doch gleich Kontakt mit unseren Experten auf.

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Einige Fallbeispiele für die Bestimmung funktioneller Produkteigenschaften von Kunststoff Bauteilen

Messung des Kerbwiderstands an elektrischen Niederspannungskabeln

In jedem PKW gibt es viele Meter Niederspannungskabel. Diese Kabel werden durch das ganze Fahrzeug geführt und kommen beim Einbau manchmal mit scharfen Kanten in Berührung. Dabei darf die Isolierung nicht zerstört werden.
Um dieses Verhalten zu messen, hat die Automobilindustrie unter der Bezeichnung LV 112 ein Prüfverfahren entwickelt, mit dem der Kerbwiderstand von Kabelisolierungen bestimmt werden kann.
Das Prinzip ist einfach. Ein Kabelstück wird definiert auf eine Platte aufgelegt und elektrisch mit einem Kontaktelement verbunden. Im Prüfstempel befindet sich als Schneidfinne ein hochfester Draht mit großer Härte, der ebenfalls elektrisch kontaktiert ist. Mit diesem Draht wird das zu prüfende Kabel so lange belastet, bis ein elektrischer Kontakt zwischen Schneiddraht und dem Leiter des Kabels hergestellt ist. Die Kraft, die hierzu erforderlich ist, wird dabei von der Prüfmaschine aufgezeichnet. So erhält man eine sehr realitätsnahe Aussage über die Kerbempfindlichkeit der Kabelisolierung.

Bestimmung von Stapelhöhen an Verpackungen

Egal, ob Joghurtbecher, Bierkiste oder Wasserflasche: Jede Verpackung steht irgendwann einmal in einem Lager und wird dort aufgestapelt. Aber wie viele Lagen dieser Verpackung darf man stapeln ohne dass die unterste Lage zusammenbricht?
Die Frage kann ganz einfach von einer Prüfmaschine beantwortet werden. Dazu wird die volle oder die leere Verpackung einfach, oder im Stapel zwischen den Druckplatten der Prüfmaschine zusammengedrückt und dabei die maximale Belastbarkeit gemessen. Aus dem Wert lässt sich bestimmen, wie viele Lagen sicher übereinander gestapelt werden dürfen.
Aber wie kann man die Verpackung verbessern? Die mechanischen Eigenschaften sollen in der Regel mit einem möglichst geringen Materialaufwand erzielt werden. Dazu ist eine intelligente, konstruktive Auslegung gefragt, für die der Konstrukteur wissen muss, wo die kritischen Punkte des Behälters liegen. Die Prüfmaschine wird zu diesem Zweck mit einer Videokamera und der testXpert III Option videoCapturing+ ausgestattet, die die Filmsequenz mit dem Kraft-Weg-Diagramm synchronisiert. So kennt der Konstrukteur das Verformungsverhalten der Verpackung unter jeder Kraft und kann an den Stellen optimieren, die wirklich kritisch sind.

Bauteilprüfung Kunststoff: Stapelfähigkeit von Getränkekisten

Betätigungskräfte an einer Pumpflasche

Viele Produkte werden in Verpackungen vermarktet, die gleichzeitig eine bestimmte Funktion erfüllen müssen.
Ein Beispiel dafür sind Pumpflaschen, wie sie sowohl bei hochwertigem Parfüm wie auch bei Reinigungsprodukten eingesetzt werden. Das Fensterputzmittel soll sicher in der Flasche aufbewahrt werden, muss aber möglichst komfortabel mit einem kräftigen oder einem stark vernebelten Strahl auf die Scheibe aufgebracht werden können.
Dabei ist es wichtig, dass die Betätigungskräfte erträglich für den Nutzer bleiben, die Dosierung aber hoch genug, um ein zu häufiges Pumpen zu vermeiden.
Auch hier helfen elektromechanische Prüfmaschinen von ZwickRoell bei der Optimierung des Produkts und der Qualitätsüberwachung, indem sie Betätigungskräfte bei verschiedenen Pumpgeschwindigkeiten messen. Subjektiv wahrgenommene Qualität wird auf diese Weise messbar.

Messen, wie viel Kraft zum Öffnen nötig ist

Wer kennt das Problem nicht. Die Milchdose soll dicht schließen und lässt sich deshalb nur mit erheblichem Kraftaufwand öffnen. Im ungünstigsten Fall befindet sich die Milch danach nicht in der Kaffeetasse, sondern auf der frischen Bluse oder dem Hemd. Damit das nicht passiert, werden bei hochwertigen Herstellern die Öffnungskräfte mit einer Prüfmaschine überwacht. Der Prüfablauf entspricht dabei genau dem Vorgehen beim Öffnen der Verpackung. Zunächst drückt der Stempel den Verschluss herunter und bricht die Versiegelung auf, danach öffnet ein kleiner Haken die Verpackung. Die dabei auftretenden Kräfte werden sicher von der Prüfmaschine aufgezeichnet.

Messung der Eckfestigkeit von Fensterprofilen

Kunststofffenster müssen vielen Beanspruchungen standhalten und über einen langen Zeitraum dicht schließen. Die Ecksteifigkeit der Fensterprofile ist eines der Merkmale, die als charakteristischer Kontrollpunkt herangezogen wird. Eine definierte Auflage, die ein reibungsfreies Auslenken der Schenkel des Prüfstücks ermöglicht, sorgt für eine hohe Vergleichbarkeit der gemessenen Kräfte.

Funktionstest an Spritzen

Spritzen werden in großen Stückzahlen hergestellt und müssen hohen Qualitätsanforderungen genügen. Eine dieser Prüfungen ist die Messung der Gleitkraft, bzw. der Betätigungskraft einer gefüllten Spritze. ZwickRoell bietet dazu passende Werkzeuge, die in jede Prüfmaschine eingebaut werden können. Mit der richtigen testXpert III Software wird die Prüfsequenz gesteuert und Ergebnisse, wie zum Beispiel die mittlere Reibkraft, automatisch ermittelt.

Abreißkräfte an einem Schulranzen

Die Schulranzen unserer Kinder müssen einiges aushalten. Schwere Bücher, das Pausenfrühstück und was man sonst noch so alles in der Schule braucht, findet sich hierin wieder. Getragen – und auch manchmal aufgehängt - werden sie an den Griffen oder an den Gurten. Damit der Schulranzen mehrere Schuljahre lang seinen Dienst tut, müssen die Griffe und Gurte gut befestigt sein.
Das Beispiel zeigt einen Schulranzen in der Prüfung. Ein Niederhalter aus dem ZwickRoell Werkzeugprogramm hält den Schulranzen in der Prüfmaschine fest, während ein Haken am Griff zieht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Nähte und Kunststoffteile im harten Schulbetrieb lange halten.

Druckvorrichtung - Druckversuch an Kunststoffbecher

Bestimmung der Stapelfähigkeit von Bechern

Dynamischer Versuch zur Prüfung des Widerstandes an einer Hundeleine

Belastungstests an Matratze

Biegefestigkeit und Härte eines Zahnbürstenkopfes

Funktionseigenschaften Kunststoffprodukte

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Bauteilprüfung - Werkstoffeigenschaften

Bei der Prüfung von Werkstoffeigenschaften, die in einem Produkt vorliegen wird ein Probekörper mittels eines zuvor festgelegten Entnahmeplans aus einem fertigen Produkt oder Zwischenprodukt entnommen und nach den gleichen Kunststoff Normen wie in der Formmassenprüfung geprüft:

Während der Herstellung eines Fertigteils oder eines Zwischenproduktes ist das verarbeitete Polymer verschiedensten mechanischen, thermischen und chemischen Beanspruchungen ausgesetzt und bildet in der Regel Orientierungen der Polymerketten und Füllstoffe. Die mechanischen Eigenschaften des Polymers unterscheiden sich daher an verschiedenen Positionen des betrachteten Bauteils.
Um Materialeigenschaften vergleichen zu können, die in einem durch Spritzgießen, Extrudieren oder Pressen hergestellten Endprodukt vorliegen, wird zunächst ein Entnahmeplan für die Probekörper festgelegt. Dieser Entnahmeplan orientiert sich unter anderem an der Formgebung des Endprodukts und legt Anzahl, Form, Größe und Entnahmerichtung der Probekörper fest.
Die so gewonnenen Probekörper werden nach entsprechender Konditionierung nach den gleichen Prüfnormen wie in der Formmassenprüfung oder nach speziellen Angaben in der Produktspezifikation geprüft.
Durch regelmäßige Probenentnahme aus einer laufenden Produktion kann sichergestellt werden, dass bestimmte Materialeigenschaften innerhalb vorgegebener Toleranzen auch über längere Produktionszeiträume in einem Produkt im Rahmen vorgegebener Toleranzen konstant gehalten werden.

ZwickRoell liefert zuverlässige Universalprüfmaschinen und Extensometer für Zug-, Biege- und Druckprüfungen sowie Pendelschlagwerke, Härteprüfmaschinen, Schmelzindex-Prüfgeräte und HDT/Vicat Prüfgeräte in manuellen und in komplett automatisierten Ausführungen. Dadurch wird die statistische Streubreite Ihrer Ergebnisse signifikant reduziert.

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Prüfnormen in der Formmassenprüfung Übersicht Normen Kunststoff

DIN 53435: Charakterisierung von Werkstoffeigenschaften in Bauteilen aus Kunststoff

Der Dynstat Biegeversuch, der Dynstat Schlagbiege- und der Kerbschlagbiegeversuch nach DIN 53435 dienen der Charakterisierung von Werkstoffeigenschaften in Bauteilen aus Kunststoff.

Wenn aus fertigen Spritzgussteilen aus Platzgründen nur relativ kleine Probekörper entnommen werden können, dann bieten die zwei Dynstat-Prüfverfahren eine interessante Möglichkeit zur vergleichenden Charakterisierung von statischen und dynamischen Werkstoffeigenschaften in der Qualitätsüberwachung und in der Produktenwicklung.

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