Kunststoffe professionell analysieren und prüfen

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1 INSTITUT FÜR KUNSTSTOFFVERARBEITUNG IN INDUSTRIE UND HANDWERK AN DER RWTH AACHEN Kunststoffe professionell analysieren und prüfen Seminarreihe des Zentrum für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP)

2 Das Zentrum für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Analysieren. Prüfen. Beraten. Das Zentrum für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) verfügt über eine umfangreiche und moderne Ausrüstung zur Prüfung mechanischer, physikalischer, chemischer und morphologischer Eigenschaften von Kunststoffen. Gepaart mit unseren Erfahrungen zur Werkstoff- und Verarbeitungstechnik können wir zügig umfassende Unterstützungen bei allen Problemstellungen in der Kunststofftechnik anbieten. Physiker, Chemiker, Ingenieure, Techniker und Werkstoffprüfer bilden im KAP ein interdisziplinäres Team, das der Vielseitigkeit der Problemstellungen sowohl in der Breite als auch in der Tiefe gerecht wird. Dadurch sind wir in der Lage, unsere Kunden in einer großen Bandbreite zu unterstützen. Kundenorientierung und individuell angepasste systematische Vorgehensweisen stellen zielgerichtetes Arbeiten sicher. Eine wesentliche Basis unserer Arbeit ist und bleibt der Umgang mit Analyse- und Prüfanlagen, das Setup der Messmethoden und die notwendige Interpretation der Ergebnisse in Hinblick auf die zu untersuchenden Fragestellungen. Die an die Problemstellung angepasste Wahl der Analyseund Prüfparameter und eine hinreichende Erfahrung bei der Schlussfolgerung sind beides notwendige Bedingungen, um aus Untersuchungen Erkenntnisse gewinnen zu können. Wir freuen uns darauf, unsere Erfahrungen in Form unserer Seminarreihe, die wir in diesem Jahr in besonders kompakter Form anbieten, durch Vorträge, Vorführungen und Diskussionen mit ihnen zu teilen. Dr. rer. nat. Rainer Dahlmann Wissenschaftlicher Direktor Leiter Zentrum für Kunststoffanalyse und -prüfung

3 Kunststoffe professionell analysieren und prüfen 25. Sept September September September Uhr 2. Tag IR-Spektroskopie Zielführende Materialcharakterisierung in der Kunststofftechnik 2. Tag Thermische Analyse in der Kunststofftechnik Methoden, Einsatzgebiete, Einflussfaktoren 2. Tag Mechanische Prüfung Grundlagen und Praxis 2. Tag Mikroskopische Verfahren zur Kunststoffanalyse Methoden und Präparationstechniken 2. Tag Rheometrie für Kunststoffe Fließeigenschaften von Schmelzen messen Uhr 1. Tag IR-Spektroskopie Zielführende Materialcharakterisierung in der Kunststofftechnik 1. Tag Thermische Analyse in der Kunststofftechnik Methoden, Einsatzgebiete, Einflussfaktoren 1. Tag Mechanische Prüfung Grundlagen und Praxis 1. Tag Mikroskopische Verfahren zur Kunststoffanalyse Methoden und Präparationstechniken 1. Tag Rheometrie für Kunststoffe Fließeigenschaften von Schmelzen messen 4

4 IR-Spektroskopie Zielführende Materialcharakterisierung in der Kunststofftechnik Dienstag, 25. September Begrüßung der Teilnehmer Infrarot- Spektroskopie: Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen Theoretische Grundlagen FT-IR-Spektroskopie Besonderheiten und Grenzen der IR-Spektroskopie Anwendung der IR-Spektroskopie in der Kunststofftechnik Diskussion anhand von Beispielen Kaffeepause Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Fehler- und Schadensanalyse Nutzung der IR-Spektroskopie in der Fehler-und Schadensanalyse anhand von Beispielen Kopplung der IR-Spektroskopie mit einem IR-Mikroskop Aufbau, Funktionsprinzip, Messarten Beispiel: 2D Mapping Ende des ersten Seminartages Mittwoch, 26. September Praktische Anwendung der ATR-Methode mittels FT-IR-Spektroskopie Messen Sie ihre eigene Probe Erhöhung der Nachweisgrenzen in der IR-Spektroskopie Grundlagen, Möglichkeiten, Grenzen Kaffeepause Kopplung mit der Thermogravimetrischen Analyse Theoretische Grundlagen Kopplungseinheit TGA-IR Besichtigung des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Mikroskopie, Thermische Analyse, Rheometrie, mechanische Prüfung Abschlussdiskussion Gemeinsames Mittagessen und Ende des Seminars Die Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie bietet die Möglichkeit, Materialien schnell zu identifizieren. Dieses IKV-Seminar vermittelt sowohl grundlegende als auch tiefergehende Kenntnisse aus dem Bereich der FT-IR-Spektroskopie mit dem Schwerpunkt ATR sowie den Leitgedanken, inwiefern Materialeigenschaften erfasst werden können und welcher Nutzen für die praktische Anwendung daraus abgeleitet werden kann. Lernziele des Seminars Verständnis der Anwendung von IR- Spektroskopie in der Kunststofftechnik Erfassen von Materialeigenschaften und Ableiten von praktischem Nutzen Bestimmung geeigneter Vorbehandlungen zur Erhöhung der Nachweisgrenze Nutzen von Möglichkeiten im Bereich der Fehler- und Schadensanalyse Praxisteil Praktische Anwendung der ATR-Methode mittels FT-IR-Spektroskopie Testen einer eigenen mitgebrachten Probe Bei inhaltlichen Fragen zum Seminar kontaktieren Sie bitte die Seminarleiterin Dr. rer. nat. Sabine Standfuß-Holthausen Telefon: ikv.rwth-aachen.de 5

5 Thermische Analyse in der Kunststofftechnik Methoden, Einsatzgebiete, Einflussfaktoren Mittwoch, 26. September Begrüßung der Teilnehmer Methodenübersicht der Thermischen Analyse (Teil I) Einsatzgebiete der Thermischen Analyse Theoretische Grundlagen (DSC, TMA und DMA, TGA mit möglichen Kopplungen) Thermische Eigenschaften von Kunststoffen - Thermoplaste (amorph und teilkristallin) - Duroplaste - Elastomere Vorbereitung und Durchführung einer Messung Mögliche Einflussfaktoren Kaffeepause Methodenübersicht der Thermischen Analyse (Teil II) TGA mit möglichen Kopplungen Ende des ersten Seminartages Donnerstag, 27. September Laborübung: Praktische Anwendungen Probenvorbereitung und -präparation sowie Auswertung verschiedener Messkurven Kaffeepause Schadensanalyse an Kunststoffprodukten Beispiel einer Fehler- und Schadensanalyse in Anlehnung an die systematische Vorgehensweise Besichtigung des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Mikroskopie Mechanische Prüfung Rheometrie/Spektroskopie Gemeinsames Mittagessen und Ende des Seminars Die Thermische Analyse nimmt in der Kunststoffanalytik eine zentrale Rolle ein, da sie in der Lage ist, wichtige Eigenschaften von Kunststoffen darzustellen. Dazu zählen zum Beispiel Schmelztemperatur, Schmelzenthalpie, Glasübergangstemperatur, Vernetzungsvorgänge, Abbauvorgänge, Füll- und Verstärkungsstoffgehalte, Ausdehnungskoeffizienten und Eigenspannungen. Lernziele des Seminars Verständnis der thermischen Eigenschaften von Kunststoffen Erarbeiten von theoretischen und praktischen Grundlagen der thermischen Analyseverfahren Interpretation typischer Messkurven, Einflussfaktoren und Fehlerpotentiale Anwendungen im Bereich der Fehler- und Schadensanalyse Praxisteil Probenpräparation Unterschiedliche Möglichkeiten der Versuchsführung kennenlernen Auswertung von Analysen an unterschiedlichen Werkstoffen Bei inhaltlichen Fragen zum Seminar kontaktieren Sie bitte die Seminarleiterin Lara Kleines, M.Sc. RWTH Telefon: lara.kleines@ikv.rwth-aachen.de 6

6 Mechanische Prüfung Grundlagen und Praxis Mittwoch, 26. September Begrüßung der Teilnehmer Mechanische Prüfung Teil 1: Kurzzeitprüfung Grundlagen, Normgerechte Ermittlung von Kennwerten an Kunstoffen, Einfluss der Prüfbedingungen auf die Messergebnisse Kaffeepause Mechanische Prüfung Teil 2: Dynamische Prüfung Lebensdaueruntersuchungen, Crashversuche Laborübung Härteprüfung Schlagbiegeversuche Durchstoß- und Fallprüfung (Crashdatenermittlung) Kurzzeitprüfung inkl. Dehnungserfassung Ende des ersten Seminartages Donnerstag, 27. September Mechanische Prufung Teil 3: Langzeitprufung Bestimmung des Langzeitverhaltens 9.30 Möglichkeiten der Dehnungsaufnahme in der dynamischen Prüfung Möglichkeiten der Weg-/Dehnungsmessung, Auswahl des geeigneten Dehnungsaufnehmers 9.45 Mechanische Bauteilprüfung Beispiele Kaffeepause Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Fehler- und Schadensanalyse Nutzung der mechanischen Prüfung in der Fehler- und Schadensanalyse anhand von Beispielen Besichtigung des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Mikroskopie, Thermische Analyse, Rheometrie Gemeinsames Mittagessen und Ende des Seminars Die Ermittlung von mechanischen Werkstoffkennwerten ist für die Produktauslegung und -erprobung unerlässlich. In Vorträgen und praktischen Übungen vermittelt das Seminar Kenntnisse über verschiedene Methoden der mechanischen Prüfung von Kunststoffen. Dabei werden auch Fehlereinflüsse diskutiert. Lernziele des Seminars Prüfverfahren für die mechanische Kunststoffprüfung kennenlernen und vergleichen Einsatzmöglichkeiten der Prüfverfahren anhand von Beispielen erkunden Detailwissen zu Crashprüfung, Lebensdauerprüfung und Langzeitprüfung Mechanische Prüfergebnisse auswerten und interpretieren Praxisteil Eigenständiges experimentelles Arbeiten an verschiedenen Prüfmaschinen im Prüflaboratorium Mitgebrachte Proben testen und analysieren Besichtigung des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Bei inhaltlichen Fragen zum Seminar kontaktieren Sie bitte den Seminarleiter Sezer Yildiz, M.Sc. Telefon:

7 Mikroskopische Verfahren zur Kunststoffanalyse Methoden und Präparationstechniken Donnerstag, 27. September Begrüßung der Teilnehmer Lichtmikroskopische Verfahren Theoretische Grundlagen, Einsatzgebiete Einführung in die Präparationsverfahren für Kunststoffbauteile, Schliff- und Schnitttechniken (Mikrotomie) Praktische Anwendungsbeispiele der Lichtmikroskopie Darstellung und Bewertung der Verarbeitungsqualität Spannungen und Orientierungen Inhomogenität/Agglomeratbildungen Bewertung von Mehrkomponenten- und Hybridbauteilen Kaffeepause Elektronenmikroskopische Verfahren Funktionsprinzipien sowie Grenzen der Darstellbarkeit in Transmissions- (TEM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) Präparationsverfahren und Methodik der Probenkontrastierung Praktische Anwendungsbeispiele der Elektronenmikroskopie Darstellung und Bewertung, u. a. Dispergierqualität von Blends, Nanofüllstoffen, etc. Gefügeuntersuchungen Bruchanalyse, Topografieanalyse Besichtigung des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Ende des ersten Seminartages Freitag, 28. September Laborübung: Praktische Anwendungen und Präparationsverfahren für Kunststoffbauteile Kaffeepause Schadensanalyse an Kunststoffprodukten Einblick und Vorgehensweise der Fehler- und Schadensanalyse Gemeinsames Mittagessen und Ende des Seminars Die Mikroskopie stellt ein bewährtes Instrument zur aussagekräftigen Bewertung der Produktqualität dar. Der Fokus des Seminars liegt auf der zielführenden Auswahl und Anwendung verschiedener Untersuchungsmethoden sowie geeigneter Präparationsverfahren, mit denen die Proben der Analyse zugänglich gemacht werden. Das Seminar zeigt hierbei Möglichkeiten und Grenzen moderner Mikroskopieverfahren im Kontext der Kunststoffanalyse auf. Lernziele des Seminars Erwerb von Kenntnissen der Kunststoffanalyse mittels mikroskopischer Methoden Erlernen von Methoden zur Ermittlung und Bewertung von Materialeigenschaften Verständnis der Vorgehensweisen bei der Fehler- und Schadensanalyse Ableiten von Optimierungsmethoden für die Verarbeitung von Kunststoffen Praxisteil Probenpräparation Arbeit an Mikroskopen Analyse und Auswertung am Beispiel verschiedener Schadensbeispiele Bei inhaltlichen Fragen zum Seminar kontaktieren Sie bitte den Seminarleiter Christoph Zekorn Telefon: ikv.rwth-aachen.de 8

8 Rheometrie für Kunststoffe Fließeigenschaften von Schmelzen messen Donnerstag, 27. September Begrüßung der Teilnehmer Anwendung der Rheometrie für Thermoplaste Theoretische Grundlagen der Rheometrie Materialcharakterisierung und die Bedeutung für die praktische Anwendung (z.b. Carreau-Parameter, Simulation) Einflussfaktoren auf das Fließverhalten von Thermoplasten Messung rheologischer Eigenschaften Kaffeepause Hochdruckkapilarrheometer (HKR) und Melt Flow Rate (MFR) Präparation Durchführung und Bewertung von Messverläufen und -ergebnissen Auffälligkeiten und Effekte (z.b. Stick-and-Slip) Diskussion anhand von Praxisbeispielen Praktische Anwendung des HKR und MFR im Labor Präparation, Bedienung und Auswertung Besichtigung des Zentrums für Kunststoffanalyse und -prüfung (KAP) Ende des ersten Seminartages Freitag, 28. September Torsionsrheometer Präparation Durchführung und Bewertung von Messverläufen und -ergebnissen Diskussion anhand von Praxisbeispielen Praktische Anwendung des Torsionsrheometer im Labor Präparation, Bedienung und Auswertung Kaffeepause Gegenüberstellung der erzeugten Messergebnisse Abschlussdiskussion Gemeinsames Mittagessen und Ende des Seminars Die Viskosität eines Kunststoffs ist eine wichtige Kenngröße zur Auslegung von Prozessen in der Kunststoffverarbeitung. Sie kann mithilfe verschiedenster Messmethoden charakterisiert werden. Diese Messmethoden unterscheiden sich deutlich voneinander, jedoch hat jede dieser Methoden ihr Vorzüge und spezifischen Einsatzgebiete. Lernziele des Seminars Erwerb von Kenntnissen der Rheometrie in der Kunststofftechnik Zuordnen von Messmethoden zu Werkstoffen und Verarbeitungsmöglichkeiten Viskosität von Kunststoffschmelzen ermitteln Bestimmen von Gelpunkt bzw. Topfzeit eines Harzsystems Praxisteil Anwendung des Torsions- (Rotations-) Rheometers Anwendung des Hochdruckkapillarrheometers Anwendung des MFR (Melt Flow Rate)- Wertes Bei inhaltlichen Fragen zum Seminar kontaktieren Sie bitte die Seminarleiterin Dipl.-Ing. (FH) Michèle Marson-Pahle Telefon: ikv.rwth-aachen.de 9

9 Weitere Hinweise Über das IKV Das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen ist europaweit das größte Forschungs- und Ausbildungsinstitut auf dem Gebiet der Kunststofftechnik. Mehr als 300 Mitarbeiter beantworten hier Fragestellungen rund um die Verarbeitung, Werkstofftechnik und Bauteilauslegung von Kunststoffen und Kautschuken. Seit seiner Gründung steht das IKV für praxisnahe Forschung, Innovation sowie kompetente Aus- und Weiterbildung. Die besondere Stärke des IKV liegt dabei in einer integrativen Betrachtung der gesamten Wertschöpfungskette mit den Schwerpunkten Werkstofftechnik, kunststoffgerechte Konstruktion und Verarbeitung. Die seit mehr als 60 Jahren erfolgreichen Aktivitäten im Bereich des Technologietransfers bündelt das IKV unter dem Dach der IKV-Akademie der Kunststofftechnik. Diese hat zum Ziel aktuelle Forschungsergebnisse zeitnah in der Industrie zu platzieren und einen innovativen, aktuellen und anwendungsnahen Know-how Transfer direkt aus der Forschung in die Praxis zu gewährleisten. IKV-Seminare zeichnen sich in erster Linie durch einen sehr großen Praxisanteil sowie durch die unmittelbare Anwendbarkeit der vermittelten Inhalte in der Industrie aus. Deshalb werden in den Seminaren sowohl Basisthemen als auch aktuelle Themen behandelt, die sich durch eine gewisse Reife und bestehende Anwendungen in der Kunststoffindustrie auszeichnen. Ort der Veranstaltung Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen Seffenter Weg 201, Aachen Teilnahmegebühr, Sonstiges 450,- für Mitglieder der Fördervereinigung des IKV 550,- für Nichtmitglieder Gemäß BDSG machen wir Sie gerne darauf aufmerksam, dass wir Ihre Daten speichern und in automatischen Verfahren verarbeiten. Bei schriftlicher Absage bis 14 Tage vor Beginn der Veranstaltung erheben wir eine Bearbeitungsgebühr von 70,-. Bei Abmeldung nach dieser Frist ist die volle Teilnahmegebühr zu zahlen. Sagt das IKV die Veranstaltung ab, werden bereits gezahlte Teilnahmegebühren erstattet. Veranstalter Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen Lehrstuhl für Kunststoffverarbeitung, Prof. Dr.-Ing. Christian Hopmann Seffenter Weg 201, Aachen 10

10 Ihr persönlicher Kontakt Bei fachlichen Fragen: Dr. rer. nat. Rainer Dahlmann Wissenschaftlicher Direktor Leiter Zentrum für Kunststoffanalyse und prüfung Information und Anmeldung Nina Mührer, B.A. Tel.: Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der RWTH Aachen Seffenter Weg Aachen