Extrusion 8-2016

73 Extrusion 8/2016 Fraunhofer-Institut für Betriebsfestig- keit und Systemzuverlässigkeit LBF Bartningstr. 47, 64289 Darmstadt, Germany www.lbf.fraunhofer.de Bild 3: Micro-Computertomografisches Schnittbild einer spritzgegossenen Platte aus PA6GF30 zeit (OIT) der einzelnen Proben ist nicht nur arbeitsaufwendig, sondern wird vor allem der notwendigen Ortsauflösung nicht gerecht. In den vergangenen Jahren ist eine er- hebliche Verbesserung der ortsaufgelös- ten Materialanalytik durch bildgebende analytische Methoden erreicht worden. Sie wurden so angepasst, dass die bei der Schädigung von Polymeren ablau- fenden Teilreaktionen detailliert unter- sucht werden können. Grundsätzlich wird dazu Lichtmikroskopie mit einer spektroskopischen Technik gekoppelt, deren Wahl von der jeweiligen Fragestel- lung bestimmt wird. Die Extraktion von Additiven und das Eindringen von Medien lassen sich gut mittels Infrarotmikroskopie verfolgen. Dabei wird ein vorgegebenes Areal auf der Probe gerastert und an jedem Punkt ein Spektrum aufgenommen. Je nach Messmethode sind Transmissions- und Reflexionsspektren möglich. Zur Auswer- tung wird aus den hyperspektralen Da- tensätzen die Intensität eines charakteri- stischen Wellenzahlbereiches über der Fläche in Konturplots abgebildet. Auf diese Weise ermöglicht IR-Mikroskopie eine Ortsauflösung bis in den Mikrome- terbereich. Ortsauflösungen im Nanometerbereich liefert die Ramanmikroskopie, so dass einzelne Sphärolithe von Polymeren und Additiv-Agglomerate einer eingehenden Untersuchung zugänglich werden. Hier ist die Ramanmikroskopie in der Lage, die flächige Verteilung interessierender Merkmale wie etwa der chemischen Zu- sammensetzung oder der Morphologie des Polymeren detailliert abzubilden. Die Längenskala im Nanometerbereich er- laubt es dabei Materialveränderungen bereits im Frühstadium zu erkennen. Auch Materialstrukturen in Fügenähten werden hierdurch einer eingehenden Be- wertung zugänglich. Mittels der TrueSurface Option wird vor der Messung das Oberflächenrelief der Probe aufgenommen. Während der mi- kroskopischen Messung wird dann der Fokus kontinuierlich angepasst. Hier- durch ist die Ramanmikroskopie in der Lage, Proben mit unregelmäßiger Topo- grafie wie beispielsweise Bruchflächen problemlos zu untersuchen. Auch dünne Beschichtungen können sehr detailliert betrachtet werden. Aufgrund ihres kon- fokalen Messprinzips ermöglicht die Ra- manmikroskopie sogar eine dreidimen- sionale Analyse auf zerstörungsfreiem Weg, wie Bild 2 zeigt. Ein Teilschritt der Schädigung als Folge von Medienbelastung ist häufig auch die Extraktion von Füllstoffen und Pigmen- ten oder das Eindringen von ionischen Kontaminationen. Dies wird oft mittels der Kombination von Elektronenmikros- kopie und energiedispersiver Röntgen- spektroskopie (REM-EDX) untersucht. Ei- ne weitere Technik dafür ist Röntgen- fluoreszenzmikroskopie (µRFA). Dabei wird die Probe mittels eines motorisier- ten Probentischs im Elektronen- bezie- hungsweise Röntgenstrahl platziert. Die eigentliche Messung erfolgt im Reflexi- onsmodus. Zur Auswertung werden die für die interessierenden chemischen Ele- mente charakteristischen Fluoreszenzlini- en ausgewertet und ihre Intensität über einer Fläche als farbcodierter Konturplot dargestellt. Eine Begleiterscheinung alterungsbe- dingter Materialveränderungen ist häu- fig die Rissbildung. Größe und Struktur von Rissen sind für die Beurteilung der Schädigung wichtig. Eine zerstörungs- freie Analyse der Risse im gesamten Bau- teil erlaubt die Computertomografie ( Bild 3 ). Sie gestattet es, ganze Bauteile zu untersuchen. Die Röntgen-Computer- tomografie basiert auf materialspezifi- scher Absorption von Röntgenstrahlung. Ein beliebig geformtes Objekt kann da- mit schichtweise erfasst werden. Ausge- wählte Querschnitte werden als Vertei- lung des röntgenografischen Absorpti- onskoeffizienten (röntgenografische „Dichte“) bildhaft als Matrix dargestellt. Aus diesen Einzelschichten lässt sich die Absorptionsstruktur eines Objekts voll- ständig dreidimensional rechnergestützt rekonstruieren. Im Zusammenspiel mit dem minimalen Aufwand zur Probenvor- bereitung ist Computertomografie daher ein vielseitiges zerstörungsfreies Prüfver- fahren am Fraunhofer LBF für Proben im Mikromaßstab (2 x 2 x 2 mm) bis hin zu vollständigen Bauteilen (750 x 600 mm). gmbh Extruders & Extrusion facilities eMail: www.pmh-extruder.com pmh.gmbh@t-online.de Plastic-Maschinen-Handelsges. mbH Broichhausener Str. 4 · D-53773 Hennef Tel. +49-2244-83041 · Fax +49-2244-83045 25 Visit our homepage with many used machines for the plastic extrusion business: in stock · functionally tested · operational Filamentanlagen für 3d-Drucker Extruder ab 20 mm