06/05/2021
Door Ad Spijkers
Een Duits consortium doet onderzoek naar de levensduur van met infrarood gelaste constructies uit met glasvezel versterkt kunststof (GVK).
Bij bijna alle ontwikkelingen in de machinebouw heeft een efficiënte lichtgewicht constructie een hoge prioriteit. Vooral in de mobiliteit kan een kleine hoeveelheid massabesparing al tot een aanzienlijke vermindering van het brandstofverbruik en de CO2-uitstoot leiden. Maar hoe lang gaan zulke lichtgewicht constructies bij actief gebruik mee?
In een recent gestart onderzoek willen wetenschappers deze vraag beantwoorden. Het gaat om een gezamenlijke project van het Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt, het Leibniz Institut für Polymerforschung Dresden en Kunststofftechnik Paderborn aan de universiteit in diezelfde stad. De focus ligt op infrarood lasprocessen voor kunststoffen. Het onderzoeksteam verwacht een kostenbesparing van twintig procent voor individuele componenten voor de auto-industrie.
Engineering plastics
De drie partijen willen met glasvezel versterkte engineering plastics verbinden met behulp van infrarood lasprocessen en hun cyclische belastbaarheid bepalen. De resultaten van de experimenten worden vergeleken met een wiskundig model dat de mechanische eigenschappen van de samengevoegde componenten beschrijft aan de hand van de individuele structurele eigenschappen van de lasnaad.
In het onderzoeksproject worden twee verschillende kunststoffen onderzocht en beoordeeld op hun levensduur. Het gaat om een polyamide 6 (PA6) en een polyftalamide (PPA) met versterking door korte glasvezels. In de eerste stap worden gelaste vlakke preparaten in een groot aantal parametercombinaties onderzocht met betrekking tot de vermoeiingssterkte om de vraag naar de invloed van de procesparameters bij infraroodlassen op de vermoeiingssterkte van de verbinding te beantwoorden.
Door de onderzochte combinaties te evalueren, wil het onderzoeksteam de significante factoren identificeren die van invloed zijn op de levensduur van de lasverbinding en de interacties afleiden tussen de vermoeiingssterkte en de ingestelde lasprocedureparameters. Hierna worden de resultaten geverifieerd met behulp van een branchegerelateerde demonstratiecomponent.
Persluchtketel
De resultaten die in het project worden behaald, kunnen bijvoorbeeld worden toegepast bij de ontwikkeling van kunststof opslagtanks voor perslucht voor de auto-industrie. Tot nu toe werden persluchtopslagtanks vervaardigd uit metalen. Alleen met een lasnaad die bestand is tegen hoge belastingen zou het denkbaar zijn om opslagtanks uit met vezels versterkte kunststoffen te vervaardigen. Daarnaast spelen factoren als ondoordringbaarheid en mediaresistentie een belangrijke rol.
Als blijkt dat met behulp van de projectkennis een persluchtketel uit kunststof te vervaardigen is, is een kostenbesparing van twintig procent te verwachten.
De foto toont een microtoomdoorsnede van een lasnaad. Foto: Fraunhofer LBF