Qualitätsprüfung Blick in die Schweißnaht als Qualitätsnachweis für Wood-Plastic-Composites

Autor / Redakteur: Eduard Kraus, Benjamin Baudrit, Martin Simon und Svenja Schadek / Josef-Martin Kraus

Ein Blick in die Schweißnaht von Bauteilen aus Wood-Plastic-Composites gibt Aufschluss über die Nahtqualität. Dazu eignet sich die Computertomografie, die Schnittbilder des Bauteilinnern erzeugt. Sie zeigt, dass senkrecht zur Schweißnaht liegende Holzfasern die Nahtfestigkeit maximieren.

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Zur Visualisierung des Bauteilinnern werden im Computertomografen aus unterschiedlichen Winkeln vom Objekt Röntgenstrahlbilder erzeugt, aus denen ein 3D-Volumenmodell rekonstruiert wird. Aus dem Modell lassen sich Flächendaten für Schnittbilder generieren.
Zur Visualisierung des Bauteilinnern werden im Computertomografen aus unterschiedlichen Winkeln vom Objekt Röntgenstrahlbilder erzeugt, aus denen ein 3D-Volumenmodell rekonstruiert wird. Aus dem Modell lassen sich Flächendaten für Schnittbilder generieren.
(Bild: Wenzel)

Geht es in der Kunststoffindustrie um die Aus- und Weiterbildung von Fach- und Führungskräften oder um die Werkstoff- oder Bauteilprüfung, zählt das Süddeutsche Kunststoff-Zentrum (SKZ), Würzburg, zu den ersten Adressen. Dass dort auch Verbundwerkstoffe erforscht und entwickelt werden, ist höchstens Insidern im Composite-Bereich bekannt. Ein Beispiel dafür sind sogenannte Wood-Plastic-Composites (WPC), Verbundwerkstoffe aus Holz und Kunststoff.

Schweißen und Kleben im Fokus der Kunststoffindustrie

WPC sind thermoplastisch verarbeitbare Werkstoffe, die aus unterschiedlichen Anteilen von Holz, Kunststoffen und Additiven bestehen. Sie finden häufig Anwendung im Baugewerbe, aber auch in der Automobil- und Möbelindustrie. Kennzeichnend für diese Holz-Kunststoff-Verbunde ist ihre gute dreidimensionale Formbarkeit. Verglichen mit traditionellen Holzwerkstoffen haben sie eine höhere Feuchte- und UV-Resistenz. Aufgrund des Holzfaseranteils ist die mechanische Steifigkeit höher als bei unverstärkten Kunststoffen.

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Um aus WPC verkaufsfähige Produkte herzustellen, zum Beispiel Fensterrahmen, Gehäuse, Endplatten, Verbindungselemente für den Küchenbereich oder Verkleidungen für die Automobilindustrie, ist nach der Formgebung sehr häufig ein Fügen erforderlich. Derzeit werden für diese Werkstoffe das Schweißen und das Kleben als Fügeverfahren erprobt. Fehler in den Fügeflächen können Verbindungen schnell zur Schwachstelle im WPC-Bauteil werden lassen und damit dessen Lebensdauer drastisch beeinträchtigen. Folglich besteht seitens der Kunststoffindustrie großes Interesse an einer Prüfung von thermisch und klebtechnisch gefügten WPC-Bauteilen.

Zerstörungsfreie 3D-Rekonstruktion visualisiert kleinste innere Defekte

Im SKZ werden die Bauteile in Computertomografen geprüft. Für die Bauteilanalyse sind zwei Modelle (Exa-CT S und M) der Wenzel Volumetrik GmbH, Singen, im Einsatz. Sie ermöglichen eine ganzheitliche Analyse der Prüfobjekte. Die industrielle Computertomografie (CT) ist in der Lage, eine vollständige dreidimensionale Rekonstruktion des Prüfobjektes zu erzeugen. Mittels 3D-Rekonstruktion erkennt der Prüfer, kleinste innere Strukturen und Defekte, ohne dabei das Prüfobjekt zu zerstören.

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