Zum Festigkeitsgradienten dickwandiger, heizelementgeschweißter Halbzeuge

Vorhabenbeschreibung:

Der Rohrleitungs-, Apparate- und Behälterbau ist nach der Verpackungsindustrie das größte Einsatzgebiet von Kunststoffen in Europa. Zunehmend werden Infrastrukturprojekte im Wasserwirtschaftsbereich mit Kunststoffrohren und -platten sehr großer Dimensionen und Wanddicken ausgeführt. Betroffene KMU beklagen allerdings regelmäßig Schweißnahtbrüche u.a. an dickwandigen Kunststoffrohren, welche zu erheblichen Kosten und zu einem Vertrauensverlust in die Branche führen. Im Rahmen des IGF-Vorhabens 19670 BR wurde festgestellt, dass die Ähnlichkeitsgesetze zum Heizelementschweißen bei größeren Wanddicken ab ca. 30 mm keine Gültigkeit mehr besitzen und besonders die Prüfproben aus den Nahträndern im Zeitstand-Zugversuch nur sehr geringe Standzeiten aufweisen. Zudem kommt es zu spröden Fügeebenenbrüchen, ein speziell für die Rohr- und Plattenmaterialien aus PE untypisches Verhalten und Zeichen geringer Nahtqualität. Dies erklärt die in der Praxis auftretenden Versagensfälle. Eine Verbesserung der Nahtfestigkeit konnte im abgeschlossenen Projekt nicht erzielt werden, was auch dem enormen Aufwand für die systematische Herstellung und Untersuchung dickwandiger Heizelementschweißnähte geschuldet ist. Weitere Arbeiten zur Thematik haben aber nunmehr zu grundlegend neuen Erkenntnissen geführt. Auf deren Basis soll in diesem Projekt das Forschungsziel, eine neue Prozessführung für dickwandige Halbzeuge zu entwickeln, erreicht werden. Dazu wurden drei Arbeitshypothesen verfasst, mit denen es möglich sein wird, systematisch verschiedene Einflussfaktoren zu untersuchen. Im Fokus steht die für den Einsatz in der Praxis entscheidende Langzeitfestigkeit der Schweißnaht, welche keine lokalen Schwachstellen aufweisen darf. Der Nutzen für die KMU des Behälter- und Rohrleitungsbaus liegt vor allem in der Vermeidung der genannten Schadensfälle, was zu einer erheblichen Kosten- und Zeiteinsparung sowie zu einem erhöhten Marktvertrauen in die geschweißten Endprodukte führen wird.