Kunststoffe in der Konstruktion

Konstruktionen aus thermoplastischen Kunststoffen sind oft hoch beanspruchte Strukturen, weil die Beanspruchungsgrenze der Werkstoffe relativ gering ist. Häufig gilt es auch, einen Kompromiss zwischen beanspruchungsgerechter Gestaltung und fertigungstechnischen Möglichkeiten zu finden. Selten sind Kunststoffbauteile eigenständige Konstruktionen – sie müssen mit anderen Bauteilen verbunden werden. Dazu kommen u.a. kunststoffspezifische Schweißverfahren, gewindeformende Schrauben und Schnappverbindungen zum Einsatz. Fügestellen müssen bereits in der Entwurfsphase funktionsgerecht gestaltet werden, um spätere aufwändige Änderungen zu vermeiden.

Ziel der Weiterbildung

Im Seminar werden die wichtigsten mechanischen Eigenschaften unverstärkter und verstärkter Thermoplaste behandelt und Hinweise auf sinnvolle und praxisgerechte Dimensionierungs-Kennwerte gegeben. Das typische Werkstoffverhalten der Thermoplaste wird erläutert und die von Metallen deutlich abweichende Vorgehensweise bei der Bauteilauslegung an Beispielen erläutert. Der Einfluss der Verarbeitung auf das Werkstoffverhalten wird dabei besonders berücksichtigt.

HINWEIS Das Fachbuch „Konstruieren mit Kunststoffen“ von Gunter Erhard ist Bestandteil der Seminarunterlagen.

Donnerstag, 19. und Freitag, 20. September 2024
8.30 bis 12.30 und 13.30 bis 17.00 Uhr

1. Verarbeitung und werkstoffkundliche Grundlagen
– Spritzguss
– Grundlagen der Verarbeitung
– Grundlagen Werkzeugbau
– Zusammenhang zwischen Aufbau und Eigenschaften
– amorphe und teilkristalline Kunststoffe
– Thermoplaste, Duromere, Elastomere
– Glasübergangstemperatur, Schmelztemperatur
– relative Molekülmasse
– zwischenmolekulare Bindungsenergien
– Orientierung von Molekülen und Fasern

2. Verformungsverhalten
– elastisches, viskoelastisches und viskoses Verhalten
– Spannungs-Dehnungs-Verhalten
– Elastizitätsmodul
– Nichtlinearität
– Temperatureinfluss
– Zeiteinfluss
– Kriechen und Relaxieren
– Isochrones Spannungs-Dehnungs-Diagramm

3. Datenbank CAMPUS®
– Wo kann man die wichtigsten Eigenschaften finden?
– Wie wähle ich den richtigen Werkstoff aus?

4. Reibungs- und Verschleißverhalten
– Adhäsions- und Deformationsvorgänge beim Gleiten
– Einfluss und Auswirkungen von Füll- und Verstärkungsstoffen
– Maßnahmen gegen Quietschen und Knarren

5. Dimensionierungswerte für den Konstrukteur
– Festigkeitsbetrachtung, zulässige Spannungen
– Berücksichtigung des nichtlinearen Verformungsverhaltens

6. Fertigungsgerechtes Gestalten
– Ursachen und Optimierung von: Orientierungen, Bindenähte, Verzug
– kunstoffspezifische Schweißverfahren

7. Beanspruchungsgerechtes Konstruieren
– Gestaltungsprinzipien für weiche und nachgiebige Elemente
– Zweikomponenten-Spritzguss
– Gestaltungsprinzipien für steife Elemente
– Rippen und Sicken
– Gasinnendruck-Verfahren

8. Schnappverbindungen
– Formvarianten und Gestaltung von Schnappelementen
– Berechnung und Beispiele

9. Allgemeine Biegeelemente
–  Biegeelemente mit veränderlichem Querschnitt und gekrümmter Mittellinie

10. Filmscharniere
– Gestaltung und Berechnung
– Werkstoffwahl
– Lebensdauer

11. Gewindeprägende Schrauben
– Gestaltung der Schraubendome
– Auslegung von Schraubenzahl und -größe
– Montage und Auszugfestigkeit
– Temperaturabhängigkeit und Relaxationseinfluss