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Abgeschlossene Forschungsprojekte

Struktur und Eigenschaftscharakterisierung von ternären iPP/EPR/PE-Blend

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Struktur und Eigenschaftscharakterisierung von ternären iPP/EPR/PE-Blends

Kurzbeschreibung

Eine Voraussetzung für die Entwicklung „maßgeschneiderter“ Werkstoffe ist eine möglichst umfassende Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften. Aus diesem Grund sind Untersuchungen an ternären iPP/EPR/PE-Blends bestehend aus einem Reaktorblend und externem PE in unterschiedlichen Zusammensetzungen Gegenstand des Projektes. Durch das in einem Compoundierschritt mechanisch zugemischte PE soll eine Zähigkeitssteigerung erreicht werden. Experimentell steht der Zusammenhang zwischen den Zähigkeitskennwerten als Widerstand gegen stabile Rissinitiierung und -ausbreitung und Strukturparametern im Vordergrund.
Ausgehend von einer Literaturanalyse des Erkenntnisstandes zum Einfluss von Strukturparametern auf das Eigenschaftsniveau von ternären Polymerblends soll eine umfassende Charakterisierung des Einflusses der Temperatur und der EPR-Teilchen-konzentration auf das Rissinitiierungs- und -ausbreitungsverhalten sowie auf die Bruchflächenmorphologie von ternären iPP/EPR/PE-Blends erfolgen.
Mit der Durchführung einer Strukturanalyse zu Teilchengröße, Teilchenabstand und Teilchenstruktur sowie einer Strukturcharakterisierung der ternären iPP/EPR/PE-Blends mit Hilfe von GPC, IR, DSC, DMA und WAXS wird die Aufstellung von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen angestrebt.

Partner:

Borealis GmbH, Dr. Markus Gahleitner, Dr. Christelle Grein

Finanzierung:

Industrie

Laufzeit:

01.01. 2003 bis 30.08. 2003

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Untersuchungen des Schädigungsverhaltens polymerer Werkstoffe für medizinische  Implantate und thermolabile Instrumente

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Untersuchungen des Schädigungsverhaltens polymerer Werkstoffe für medizinische  Implantate und thermolabile Instrumente

Kurzbeschreibung

Der weit verbreitete Einsatz von Polymerwerkstoffen im medizinischen Bereich erfordert, sollen die verwendeten Produkte mehrmals gebraucht werden, Untersuchungen und Charakterisierung der Materialeigenschaften nach der Aufbreitung der Instrumente. Während der Keimfreimachungsverfahren (Sterilisation) wirken thermische, physikalische und/oder chemische Einflüsse auf die Materialen ein, die zu Eigenschafts- und Beständigkeitsverlusten führen können und damit ihren Wiedergebrauch einschränken. Während dieses Forschungsprojektes sollen geeignete mechanische und analytische Prüfmethoden gefunden und angewandt werden, um die unbedenkliche Eignung von medizinischen Werkstoffen nach mehrmaligen Durchlaufens von Sterilisationsprozessen zu überprüfen.

Partner:

MLU Medizinische Fakultät Institut für Hygiene
Prof.Dr.med.habil. M. Borneff-Lipp,
Dr.med. J. Okpara

Finanzierung:

BioService Halle GmbH

Laufzeit:

01.01.2001 bis 31.12.2003

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Zähigkeitsverhalten von PP-Stoßdämpfercompounds mit bimodaler Matrix

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Zähigkeitsverhalten von PP-Stoßdämpfercompounds mit bimodaler Matrix

Kurzbeschreibung

Eine neue Generation von PP/Talkum-Compounds basierend auf einer PP-Matrix mit bimodaler Molmassenverteilung und speziell in Bezug auf Tieftemperatur-Schlagzähigkeit und Oberflächenqualität gestalteter Elastomerphase soll in Bezug auf das Versagensverhalten in einem weiten Temperaturbereich untersucht werden. In einer systematischen Mischungsserie werden dabei die additiven Beiträge von Matrix, Elastomerphase und Füllstoff (0 - 2 - 5 - 10 - 20 M.-% Talkum) untersucht, wobei auch strukturelle Parameter (Partikelgröße und Füllstoffverteilung) zu berücksichtigen sind. Im Rahmen der experimentellen Arbeit soll die Beziehung zwischen den Zähigkeitskennwerten als Widerstand gegen stabile und instabile Rissausbreitung im Mittelpunkt stehen; alle Untersuchungen werden zur Erreichung von Praxisnähe an spritzgegossenen Probekörpern durchgeführt. Aufbauend auf einem Literaturstudium zum Einfluss von Talkum und einer Elastomerphase auf die Struktur und die mechanischen Eigenschaften von PP/Talkum/Elastomer-Compounds sollen eine mechanische Grundcharakterisierung und eine bruchmechanische Zähigkeitsbewertung der PP/Talkum/Elastomer-Compounds in Abhängigkeit vom Füllstoffgehalt und der Beanspruchungstemperatur vorgenommen werden. Zur Aufklärung des Deformations- und Bruchverhaltens und Bewertung der Zähigkeitsmechanismen werden morphologische Untersuchungen durchgeführt.

Partner:

Borealis AG, Linz, Dr. M. Gahleitner, Dipl.-Phys. J. Fiebig

Finanzierung:

Industrie

Laufzeit:

01.10.2001 bis 31.03.2003

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Einfluss von Füll-, Verstärkungs- und Zusatzstoffart und -Konzentration auf die Deformations- und Bruchmechanismen von medial beanspruchten PP/GF-Verbunden

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Einfluss von Füll-, Verstärkungs- und Zusatzstoffart und -Konzentration auf die Deformations- und Bruchmechanismen von medial beanspruchten PP/GF-Verbunden

Kurzbeschreibung

Die Kenntnis des Einflusses von Füll- Verstärkungs- und Zusatzstoffart und -konzentration auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von medial beaspruchten PP-Verbunden ist für das Einsatzverhalten von technischen Produkten von großem Interesse.  Im Rahmen des Vorhabens werden deshalb mechanische, thermische und werkstoffanalytische Untersuchungsmethoden genutzt um den Einfluss von Glasfasern sowie Haftvermittlern und Nukleierungsmitteln auf das Eigenschaftsniveau und die mediale Beständigkeit dieser Verbunde aufzuklären. Durch eine systematische Variation sowohl der Faservolumenanteile als auch der Nukleierungsmittelart und -konzentration soll ein Beitrag zur Rezepturoptimierung geleistet werden. Methodischer Schwerpunkt des Projektes ist die Anwendung bruchmechanische Zähigkeitskennwerte (aufgrund ihrer sensiblen Reaktion auf strukturelle Änderungen) zur Aufstellung von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen.

Partner:

Basell Polyolefins GmbH, Frankfurt/Main, Dr. Thomas Mecklenburg

Finanzierung:

Industrie

Laufzeit:

01.01. 2002 bis 30.06.2003

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Bewertung von deformations- und zähigkeitsbestimmten Defektmechanismen für Fügetechniken an Kunststoffen mittels ortsauflösender laseroptischer Dehnmesstechniken

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Bewertung von deformations- und zähigkeitsbestimmten Defektmechanismen für Fügetechniken an Kunststoffen mittels ortsauflösender laseroptischer Dehnmesstechniken

Kurzbeschreibung

Im Institut für Werkstoffwissenschaft existieren langjährige Erfahrungen mit laseroptischen ortsaufgelösten Dehnmesstechniken und bruchmechanischen Konzepten zur Ermittlung und Beschreibung des lokalen mechanischen Verhaltens von Kunststoffen. Ziel dieses Projektes soll sein, diese Methoden zur Untersuchung von Fügenähten an PA, PP und PE einzusetzen. Die so gewonnenen Messergebnisse gestatten besonders in Verbindung mit der Schallemissionanalyse eine grundlegende Bewertung der deformations- und zähigkeitsbestimmten Versagensmechanismen an Fügenähten. Im Zentrum stehen dabei Schweißnähte, da insbesondere das Verhalten von Schweißnähten bisher nur wenig verstanden wird. Dazu sollen Schweißverbindungen zwischen gleich- sowie verschiedenartigen Materialien untersucht werden, um die ortsaufgelöste Eigenschaftsverteilung in den verschiedenen Einflusszonen um die Naht sowie ihre Rolle im Versagensmechanismus zu ermitteln. Weiterhin sollen neben der Bewertung von prozess- und materialdeterminierten Einflussgrößen auch die Auswirkungen von mechanischen, thermischen und medialen Vorschädigungen bzw. Belastungen untersucht werden. Infolge der hohen wissenschaftlich-technischen Relevanz der in letzter Zeit entwickelten neuen Schweißverfahren gilt vernetztem PE besondere Beachtung. Dazu ist auch der Einsatz bruchmechanischer Methoden zur Bewertung des Versagensverhaltens und von Licht- und Elektronenmikroskopie zur Bestimmung morphologischer Parameter vorgesehen.

Partner:

Dr. Tobias, Kunststoffzentrum Leipzig,Herr Bruck, Fiedler Optoelektronik GmbH, Lützen, Dr. Wallheike Georg Fischer Rohrleitungssyteme AG Schaffhausen, Schweiz

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgesellschaft

Laufzeit:

01.11.2000 - 30.06.2003

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Untersuchung des akustischen Verhaltens von Kunststoffbauteilen unter Berücksichtigung mechanischer, thermischer und medialer Schädigungen zur Ermittlung sicherheitsrelevanter Kennwerte

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Untersuchung des akustischen Verhaltens von Kunststoffbauteilen unter Berücksichtigung mechanischer, thermischer und medialer Schädigungen zur Ermittlung sicherheitsrelevanter Kennwerte

Kurzbeschreibung

Glasfaserverstärkte duroplastische Kunststoffe werden aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeiten, der guten Wärmeisolation und der hohen chemischen Resistenz für konstruktive Zwecke im Rohrleitungs- und Behälterbau eingesetzt. Unter medial-thermischer, mechanischer sowie erosiv-korrosiver Beanspruchung treten bei den Kompositen innere Schädigungen und Wanddickenverringerungen auf, die zu Einschränkungen im Langzeitverhalten und der Lebensdauer der eingesetzten Bauteile führt. Speziell bei der Messung der Restwanddicke mittels Ultraschall bestehen bei der Einschätzung des jeweiligen Schädigungszustandes erhebliche Defizite, die primär in der mangelnden Kenntnis der Spezifik der akustischen Schallausbreitung und dem Fehlen systematischer Untersuchungen an Kunststoffen begründet sind. Das Ziel des Vorhabens ist es, das akustische und schwingungstechnische Verhalten von GFK in Abhängigkeit von strukturellen, medial-thermischen und schädigungsbedingten Einflussfaktoren systematisch zu untersuchen und praxisnahe Prüfmethoden und -vorschriften zu entwickeln.

Partner:

Dr. S. zur Horst-Meyer, SONOTEC GmbH, Halle; Dr. Rufke, BSL Olefinverbund GmbH, Schkopau

Finanzierung:

Das Kultusministerium von Sachsen-Anhalt

Laufzeit:

01.10.1999 - 31.03.2003

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Optimierung von Steifigkeit/Festigkeit/Zähigkeit von Polymerwerkstoffen“ wird das Thema: "Zähigkeitsoptimierte heterophasige Polyolefinwerkstoffe" bearbeitet

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Prof.Dr.rer.nat.habil.  M. Arnold

Thema:

Im Rahmen der „Transferinitiative“ zur Förderung der interdisziplinären Forschung zwischen Arbeitsgruppen der Universität und der Industrie zum Thema:
„Optimierung von Steifigkeit/Festigkeit/Zähigkeit von Polymerwerkstoffen“ wird das Thema: "Zähigkeitsoptimierte heterophasige Polyolefinwerkstoffe" bearbeitet.

Kurzbeschreibung

Die Zähigkeit von Polypropylenwerkstoffen bei tiefen Temperaturen und bei schlagartiger Beanspruchung kann durch den Einbau von EPR-Teilchen oder durch Copolymerisation mit niedrigen a-Olefinen erhöht werden. Mit dieser Zähigkeitssteigerung geht häufig eine Verminderung der Festigkeit und Steifigkeit einher. Erste eigene Entwicklungsprodukte zeigen, dass durch das Einbringen von sehr kleinen harten Partikeln eine Verbesserung der Schlagzähigkeit ohne Verlust an Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit erzielt werden kann. Zur Optimierung derartiger Materialien ist die Kenntnis der Haupteinflussparameter und der zähigkeitssteigernden Mechanismen von grundlegendem Interesse. Der Zusammenhang zwischen Struktur, Morphologie und Eigenschaften soll an Modellsystemen mit nanoseparierten Hart- und Weichpartikeln betrachtet werden und eine mehrparametrige Beschreibung der unterschiedlichen Phasen des Bruchprozesses mit bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen erfolgen, um einen wesentlichen Beitrag zur Quantifizierung der das Zähigkeitsverhalten bestimmenden Morphologieparameter in Abhängigkeit von der Konzentration und der Temperatur leisten zu können. Für den jeweiligen Anwendungsfall hinsichtlich ihrer Steifigkeit, Festigkeit und Zähigkeit optimierte heterophasige Polyolefinwerkstoffe sollen gemeinsam mit dem Industriepartner bis zur technischen Herstellungsreife entwickelt werden.

Partner:

Borealis GmbH, Linz, Dr. N. Reichel

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft und Industrie

Laufzeit:

01.10.02 bis 30.09.05

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Untersuchung der Eignung von Walzenkompaktierung und Trockengranulierung zur Verbesserung des Tablettierverhaltens von pharmazeutischen Stoffen

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Kurzbeschreibung

Die Erarbeitung einer Methode zur Verbesserung der Tablettierbarkeit von problematischen pharmazeutischen Stoffen durch Walzenkompaktierung und Trockengranulierung ist das zentrale Ziel dieses Projektes. Zum Kompaktieren und Granulieren wird ein instrumentierter regelbarer Walzenkompaktor eingesetzt, zum Tablettieren instrumentierte Excenter- und Rundläuferpressen und als Modellsubstanzen u.a. Calcium- und Magnesiumsalze. Die Zusammenhänge zwischen den Prozessen Walzenkompaktieren, Trockengranulieren und Tablettieren wurden bisher selten und nicht ausführlich untersucht. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Schülpen, Granulate und Tabletten werden in Abhängigkeit von den Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen mit werkstoffwissenschaftlichen Methoden charakterisiert. Neben konventionellen Werkstoffprüfmethoden werden auch moderne hybride Untersuchungstechniken und Verfahren der experimentellen Zähigkeitscharakterisierung mit bruchmechanischen Methoden angewendet. Die gefundenen Lösungen sollen auf ihre Relevanz für die industrielle Herstellung getestet werden

Partner:

Prof. Dr. Kleinebudde, FB Pharmazie (Antragsteller)

Finanzierung:

Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt

Laufzeit:

01.10.2000 - 30.09.2003

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Demonstrationslabor für mechanische Prüfung von Kunststoffen

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Demonstrationslabor für mechanische Prüfung von Kunststoffen

Kurzbeschreibung

Das Projekt beinhaltet die Neu- und Weiterentwicklung von Mess- und Prüfmethoden auf dem Gebiet der mechanischen Prüfung von Kunststoffen. Dabei sind die konventionellen statischen und dynamischen Prüfmethoden, ihre innovative Umsetzung auf Verbundkunststoffe sowie moderne experimentelle Methoden der statischen Bruchmechanik mit der Entwicklung zugehöriger Prüftechnik und Softwarelösungen eingeschlossen. Das Projekt umfasst sowohl Grundlagenuntersuchungen zur Prüf- und Auswertemethodik als auch die anwendungstechnischen Applikationen.

Partner:

Instron Schenck GmbH

Finanzierung:

Instron Schenck GmbH

Laufzeit:

02.01.2000 bis 31.12.2004

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Bruchmechanische Charakterisierung von gefüllten und ungefüllten Vulkanisaten bei quasistatischer und schlagartiger Beanspruchung

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Bruchmechanische Charakterisierung von gefüllten und ungefüllten Vulkanisaten bei quasistatischer und schlagartiger Beanspruchung

Kurzbeschreibung

Bruchmechanische Bewertungsmethoden haben sich zur Aufstellung von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen thermoplastischer Werkstoffe bewährt. Es gibt jedoch methodische Probleme, die Konzepte der Fließbruchmechanik auf Elastomerwerkstoffe zu übertragen. Zu deren Lösung erscheint es aussichtsreich, den instrumentierten Schlagzugversuch als eine schnelle und kostengünstige Methode zur Untersuchung von Elastomeren weiterzuentwickeln und so eine Basis zur Charakterisierung dieser Werkstoffgruppe mittels strukturbezogener Kennwerte auch bei schlagartiger Beanspruchung zu schaffen. Schlagartige und gepulste Belastungen sind der Regelfall beim Einsatz technischer Elastomerprodukte z. B. für Reifenbauteile, Motorlager, Luftfedern, Gummiblockketten mit Stahlblockeinlagen usw. Der Einsatz quasistatischer Untersuchungsmethoden hinsichtlich der Anwendung des Risswiderstandskonzeptes auf Elastomere wird einen Beitrag zur Aufklärung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen liefern. Die mehrparametrige Beschreibung des Bruchvorganges mit bruchmechanischen Kennwerten lässt neue Erkenntnisse im Hinblick auf das Versagensverhalten erwarten. Gegenstand der Untersuchungen werden unterschiedliche Vulkanisate sein, die hinsichtlich ausgewählter struktureller Parameter variiert werden sollen.

Partner:

Continental AG, Hannover, Prof. Dr. G. Heinrich (jetzt Institut für Technologie der Polymere, Dresden); Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB Physik, Prof. E. Straube

Finanzierung:

DFG

Laufzeit:

01.05.2001 bis 30.4.2003 und 01.05.2003 bis 30.04.2004

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Untersuchung zur medialen Beständigkeit von Polypropylen/Glasfaser-Verbunden mit Hilfe mechanischer und bruchmechanischer Werkstoffprüfmethoden

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Untersuchung zur medialen Beständigkeit von Polypropylen/Glasfaser-Verbunden mit Hilfe mechanischer und bruchmechanischer Werkstoffprüfmethoden

Kurzbeschreibung

Der Einsatz von Polypropylen-Glasfaser(PP/GF)- Verbunden im Hausgerätebereich (z.B. als Laugenbehälter in Haushaltswaschmaschinen) erfordert eine Optimierung der Werkstoffe bezüglich des Glasfasergehaltes, der Faser-Matrix-Ankopplung sowie eine Beurteilung des Deformations- und Bruchverhaltens nach medial-thermischer Beanspruchung. Die Bewertung der Effizienz der Faserverstärkung erfolgt anhand von mechanischen, thermischen und bruchmechanischen Kennwerten als Widerstand gegenüber instabiler und stabiler Rissausbreitung, ermittelt mit dem instrumentierten Kerbschlagbiegeversuch. Anhand von strukturempfindlichen bruchmechanischen Kenngrößen erfolgt die Charakterisierung und Erprobung geeigneter Kopplersysteme für PP/GF-Verbunde

Partner:

Dr. Mecklenburg

Finanzierung:

Industrieprojekt

Laufzeit:

01.05.2000 - 31.12.2002

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Einfluss der Nukleierungsmittelart auf die Deformations- und Bruchmechanismen von medial beanspruchten PP/GF-Verbunden

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Einfluss der Nukleierungsmittelart auf die Deformations- und Bruchmechanismen von medial beanspruchten PP/GF-Verbunden

Kurzbeschreibung

Die Kenntnis des Einflusses von Nukleierungsmitteln auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von medial beanspruchten PP-Verbunden ist für das Einsatzverhalten von technischen Produkten von großem Interesse. Aufgrund ihrer sensiblen Reaktion auf strukturelle Änderungen erweisen sich bruchmechanische Kennwerte besonders geeignet für das Aufstellen von Struktur-Eigenschafts-Korrelationen. Von besonderer Bedeutung ist deshalb die Bewertung von PP/GF-Verbunden hinsichtlich ihres Kristallisationsverhaltens und der Zähigkeitseigenschaften.
Im Rahmen des Vorhabens werden bruchmechanische Untersuchungen zum Einfluss der Nukleierung in PP/GF-Verbunden mit einem Faservolumenanteil f _v = 0.13 in Abhängigkeit vom Auslagerungszustand bis zu 2000 h durchgeführt.

Partner:

Dr. Thomas Mecklenburg

Finanzierung:

Industrie

Laufzeit:

01.09.2001 bis 31.12.2002

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Verbesserung des Einsatzverhaltens von funktionellen Prothesen im pharyngo-trachealen Bereich durch chemische und mechanische Werkstoffoptimierung

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Verbesserung des Einsatzverhaltens von funktionellen Prothesen im pharyngo-trachealen Bereich durch chemische und mechanische Werkstoffoptimierung

Kurzbeschreibung

Polymere Werkstoffe haben aufgrund ihrer gezielt einstellbaren individuellen Eigenschaften in der Medizin einen bedeutenden Anteil als Ersatzmaterialien für Knorpel- und Knochenimplantate gewonnen. Im pharyngo-trachealen Bereich des Menschen werden als Implantate Stimm- und Trachealprothesen eingesetzt. Die Verbesserung des Einsatzverhaltens derartiger Prothesen ist zur Lösung bisher noch bestehender Funktionsprobleme bei Trachealprothesen und zur Verlängerung der Standzeit durch Verminderung der Biokorrosion bei Stimm- und Trachealprothesen erforderlich. Hierfür ist auch die Optimierung der mechanischen Materialparameter für eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischer Wechselbelastung notwendig. Um diese Ziele zu erreichen, sollen in interdisziplinärer Kooperation von Medizinern, Chemikern und Werkstoffwissenschaftlern die Materialeigenschaften der Prothesen so modifiziert werden, dass sich das Einsatzverhalten wesentlich verbessert.

Partner:

Prof.Dr. A. Berghaus, HNO-Klinik Uni-Halle (Antragsteller), Prof. Dr. Arnold (FB Chemie)

Finanzierung:

Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt

Laufzeit:

01.11.1998 bis 30.10.2001

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Optimierung des Einsatzverhaltens hochmolekularer Polyethylen-Implantatwerkstoffe für medizinische Anwendungen

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Optimierung des Einsatzverhaltens hochmolekularer Polyethylen-Implantatwerkstoffe für medizinische Anwendungen

Kurzbeschreibung

Aufbauend auf den experimentellen Erfahrungen bei der Optimierung von Polymerwerkstoffen mit bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen soll eine experimentelle Messtechnik zur bauteilnahen Prüfung medizinischer Implantate aufgebaut werden. Ein wesentliches Ziel des Vorhabens besteht in der Durchführung bruchmechanischer Risswachstumsuntersuchungen im Medium unter statischer Beanspruchung zur Ermittlung des Zusammenhangs zwischen Risswachstumsgeschwindigkeit und Lastparametern. Dabei soll Zeit-Temperatur-Verschiebungsverhalten unter Medieneinfluss erfasst und zur Beschreibung des Versagensverhaltens verwendet werden.

Partner:

Prof. Dr. W. Hein, Medizinische Fakultät, Klinik und Poliklinik für Orthopädie

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Graduiertenkolleg GRK 193/2

Laufzeit:

01.11.1998 bis 15.12.2001

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Bewertung des Deformationsverhaltens von Kunststoffen unter Zugbelastung mittels Laserextensometrie

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Bewertung des Deformationsverhaltens von Kunststoffen unter Zugbelastung mittels Laserextensometrie

Kurzbeschreibung

Die Charakterisierung des Deformationsverhaltens von Kunststoffen und deren Verbunden wurde mittels konventioneller und dehnungsgeregelter mechanischer Prüfung mit Hilfe der Laserextensometrie untersucht. Damit soll ein neuartiger Zugang zum belastungsbedingten Schädigungsverhalten eröffnet werden. Die Bewertung des Versagens erfolgte durch das Studium der werkstoffschädigenden und adaptiven Deformationsprozesse.

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit:

01.10.94 bis 30.09.96 und 01.04.98 bis 31.12.00

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Untersuchungen zum Versagensverhalten von gefüllten Vulkanisaten mit bruchmechanischen Methoden

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Untersuchungen zum Versagensverhalten von gefüllten Vulkanisaten mit bruchmechanischen Methoden

Kurzbeschreibung

Ziel des Vorhabens ist die Verwendung geometrieunabhängiger bruchmechanischer Werkstoffkenngrößen zur Aufstellung quantitativer Zusammenhänge zwischen dem Abriebverhalten gefüllter Vulkanisate und den Risszähigkeitseigenschaften. Es ist bekannt, dass elastomere Werkstoffe unter Einsatzbedingungen einer Reihe von Verschleißbedingungen ausgesetzt sind, die mit konventionellen Methoden nicht bewertet werden können. Aufbauend auf der Untersuchung der statischen und dynamischen Wachstumscharakteristik und der Charakterisierung der molekularen Struktur wird eine Erhöhung der Aussagefähigkeit bruchmechanischer Werkstoffkenngrößen durch die Erprobung alternativer Methoden zur Zähigkeitscharakterisierung angestrebt.

Partner:

Prof. Dr. E. Straube, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB Physik; Dr.rer.nat.habil. G. Heinrich, Continental AG, Forschung, Reifen

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, GRK 193/2

Laufzeit:

01.12.96 bis 28.02.98 und 01.07.99 bis 31.12.2000

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Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen an teilkristallinen Kunststoffen mittels Miniaturprüfkörpern

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen an teilkristallinen Kunststoffen mittels Miniaturprüfkörpern

Kurzbeschreibung

Das Ziel des Vorhabens ist es, unter Nutzung moderner Konzepte der Fließbruchmechanik durch die Aufstellung von Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen eine theoretisch fundierte Erklärung für die ablaufenden Rissinitiierungs- und Rissausbreitungsprozesse in teilkristallinen Kunststoffen zu finden. Es werden Untersuchungen zum Einfluss des Kristallinitätsgrades, des Molekulargewichtes und der übermolekularen Strukturausbildung auf bruchmechanische Werkstoffkenngrößen der Rissinitiierung und der stabilen Rissausbreitung sowie auf die dabei ablaufenden mikromechanischen Prozesse durchgeführt. Zur Aufklärung des Einflusses der Strukturausbildung auf das Rissinitiierungsverhalten sollen In-situ-REM-Untersuchungen an Miniaturprüfkörpern z.B. Miniatur-SEN- und Miniatur-3PB-Prüfkörper durchgeführt werden, wobei die Diskussion der bei der Rissinitiierung ablaufenden mikromechanischen Prozesse auf der Basis gleichzeitig bestimmter, geometrieunabhängiger bruchmechanischer Kennwerte erfolgen soll. Ein wesentliches Ziel besteht darin, die bruchmechanischen Kenngrößen der statischen Versuche für Normprüfkörper mit denen der Miniaturprüfkörper zu vergleichen und bestehende quantitative Zusammenhänge zu verdeutlichen.

Partner:

Prof. Dr. Seidler, TU Wien, Prof. Dr. Michel, FhG Berlin

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit:

01.07.98-30.06.00

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Zusammenhang zwischen Morphologie und Zähigkeit von Blends aus Propylen mit Ethylen-Propylen-Copolymeren und aus Copolymeren des Ethylens mit höheren a -Olefinen unter besonderer Berücksichtigung des Rißinitiierungsprozesses

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Im Rahmen des Innovationskollegs "Neue Polymermaterialien durch gezielte Modifizierung der Grenzschichtstrukturen/Grenzschichteigenschaften in heterogenen Systemen"
"Zusammenhang zwischen Morphologie und Zähigkeit von Blends aus Propylen mit Ethylen-Propylen-Copolymeren und aus Copolymeren des Ethylens mit höheren a -Olefinen unter besonderer Berücksichtigung des Rißinitiierungsprozesses"

Kurzbeschreibung

Die Untersuchungen sollen dazu beitragen, die Vorstellungen zum physikalischen Rißabstumpfungsprozeß zu verallgemeinern und den Einfluß der Struktur herauszuarbeiten. Hierzu sind quantitative Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen aufzustellen. Die Untersuchungen werden an Modellsystemen von Blends aus Propylen mit Ethylen-Propylen-Copolymeren und aus Copolymeren des Ethylens mit höheren a -Olefinen durchgeführt.

Partner:

PD Dr. Giesemann, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB Chemie

Finanzierung:

Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie / Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit:

01.10.94 bis 30.09.99

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Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen an modifizierten Epoxidharzsystemen mittels bruchmechanischer Prüfmethoden an Miniaturprüfkörpern

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen an modifizierten Epoxidharzsystemen mittels bruchmechanischer Prüfmethoden an Miniaturprüfkörpern

Kurzbeschreibung

Das werkstoffwissenschaftliche Ziel der Untersuchungen besteht darin, den Einfluss chemischer und physikalischer Strukturparameter (Molekülstruktur, Molekulargewicht, Vernetzungsdichte, inter-intramolekulare Parameter) sowie der Temperatur und Geschwindigkeit auf die bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen ausgewählter Systeme zu betrachten. Durch Variation der Aushärtemechanismen und der Reaktionsstoffe an ungefüllten Epoxiden sowie der Art und Menge der Füllstoffe und der chemischen Aushärtemechanismen an gefüllten Epoxiden werden Aussagen zur Erhöhung der Energieaufnahmefähigkeit und zur Beeinflussung der Risseinleitungs- und Rissausbreitungsmechanismen erwartet. Als Grundlage für die Aufklärung mikroskopischer Deformations- und Schädigungsprozesse sind die Anforderung an die Übertragung der Ermittlung von bruchmechanischen Werkstoffkennwerten an Normprüfkörpern auf Miniaturprüfkörper zu ermitteln. Die strukturellen Ursachen für die auftretenden Deformationsmechanismen und die Bedeutung für die bruchmechanische Bewertung von Mikrobauteilen insbesondere hinsichtlich einer Dimensionierung sind noch weitgehend ungeklärt.

Partner:

Prof.Dr. Fedtke, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, FB Chemie; Prof.Dr. Michel, FhG, Institut für Mikrointegration und Zuverlässigkeit, Berlin

Finanzierung:

Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt (Landesgraduiertenförderung)

Laufzeit:

01.10.96 bis 30.09.99

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Untersuchungen zum Einfluss der Morphologie polymerer Mehrphasensysteme auf die Stadien der Rissausbreitung

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Untersuchungen zum Einfluss der Morphologie polymerer Mehrphasensysteme auf die Stadien der Rissausbreitung

Kurzbeschreibung

Mit dem Projekt wird die Zielstellung verfolgt, Zusammenhänge zwischen den bruchmechanischen Werkstoffkenngrößen und Strukturparameter in Polymerblends aufzuzeigen. Bisher zu dieser Problematik durchgeführte Arbeiten lassen die Folgerung zu, dass Risseinleitungs- und Rissausbreitungsverhalten durch Parameter wie Teilchengröße und Teilchenabstand unterschiedlich beeinflusst werden. Schwerpunkte des Projektes sind die Aufklärung des Einflusses der Phasenkonzentration auf das Risswiderstandsverhalten, Untersuchungen zum Einfluss des Kautschukgehaltes in ABS und Untersuchungen zum Einfluß des Molekulargewichtes von PC auf das Zähigkeitsverhalten.

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit:

01.10.95 bis 30.09.97 und 01.01.98 bis 30.06.98

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Untersuchung des Einflusses von Impactschädigungen auf die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer von glasfaserverstärkten Kunststoffen

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Untersuchung des Einflusses von Impactschädigungen auf die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer von glasfaserverstärkten Kunststoffen

Kurzbeschreibung

Glasfaserverstärkte Kunststoffe auf Basis duroplastischer Matrixwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit und eine große chemische Beständigkeit aus. Diese Werkstoffe werden für konstruktive Zwecke im Behälter- und Rohrleitungsbau sowie als Auskleidungsmaterial für medial beanspruchte Bauteile eingesetzt. Aus dem gegenwärtigen Wissensstand besteht ein Mangel hinsichtlich des Einsatzes dieser Werkstoffe im chemischen Apparate- und Behälterbau über Aussagen zur Langzeitbeständigkeit und über die Anwendung geeigneter Schädigungskriterien zur Beurteilung der Funktionalität und Betriebssicherheit. Bei den Untersuchungen an den in diesem Vorhaben untersuchten Werkstoffsystemen wird die Zielstellung verfolgt, dass besonders kritische Impactverhalten an GFK-Bauteilen in Abhängigkeit von den prüf- und Einsatzbedingungen zu studieren. Die unterschiedlich gealterten, medial und thermisch vorbehandelten Prüfkörper und Bauteile wurden nach gezielter Impactbeanspruchung im instrumentierten Fallwerk mittels moderner zerstörungsfreier Prüfmethoden qualitativ und quantitativ bezüglich der entstandenen Schadensflächen beurteilt. Diese kritischen Zustände können die Betriebssicherheit und die Lebensdauer der Bauteile erheblich beeinträchtigen. Damit verbunden wird eine Erweiterung der Erkenntnisse über ablaufende Schädigungsprozesse und Schädigungsmechanismen angestrebt. Die Schwerpunkte der Arbeit stellen die experimentellen Untersuchungen zum Impactverhalten in Abhängigkeit von Beanspruchungs- bzw. Prüfbedingungen an ungeschädigten und definiert medial geschädigten GFK-Platten und -Bauteilen dar. Mit Hilfe des CAI-Testes wurden neue Aussagen zur Restfestigkeit und Lebensdauer an ungeschädigten und geschädigten Prüfmaterialien aus dem chemischen Anwendungsbereich gewonnen.

Finanzierung:

Kultusministerium des Landes Sachsen-Anhalt

Laufzeit:

01.03.1995 bis 31.10.1996

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Charakterisierung des Rissinitiierungsverhaltens von amorphen und teilkristallinen Kunststoffen

Projektleiter:

Prof.Dr.rer.nat.habil. W. Grellmann

Thema:

Charakterisierung des Rissinitiierungsverhaltens von amorphen und teilkristallinen Kunststoffen

Kurzbeschreibung

Ausgehend vom bisherigen Kenntnisstand werden bruchmechanische Untersuchungen zur Charakterisierung des Risswiderstandsverhaltens von amorphen und teilkristallinen Kunststoffen durchgeführt. Dazu gehören Untersuchungen zum Einfluss der Prüfkörper- und Kerbgeometrie, Untersuchungen zum Zusammenhang von J-Da- und d-Da-Kurven. Eine Erweiterung der Erkenntnisse über mikromechanische Vorgänge bei der Rissinitiierung und -ausbreitung wird angestrebt.

Finanzierung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Laufzeit:

01.02.94 bis 30.06.97

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