Schadensfallanalyse an Kunststoff-Bauteilen

Im praktischen Einsatz von Kunststoff-Bauteilen können trotz angemessener Sorgfalt bei der Werkstoffauswahl, Belastungsanalyse und Dimensionierung infolge unerwarteter zusätzlicher Beanspruchungen Schadensfälle auftreten, die mit den Methoden der technischen Kunststoffdiagnostik, technischen Bruchmechanik und  Kunststoffprüfung analysiert werden müssen.
Das grundlegende Ziel einer Schadensanalyse ist die Ermittlung der primären Schadensursache und die gezielte Einleitung von Maßnahmen zur Abhilfe und weiteren Schadensvermeidung. Die Schadensursachen können dabei sehr komplex sein und ursächlich auf dem Gebiet der Werkstoffauswahl, der Konstruktion, der Herstellungs- und Verarbeitungsbedingungen sowie des Einsatzes liegen. Kunststoff-Bauteile unterliegen währen des Einsatzes häufig einer kombinierten Beanspruchung mit mechanischen, thermischen, medialen und klimatischen Einflussfaktoren, die in Verbindung mit Alterungs- und Degradationseffekten letztendlich zum ultimativen Versagen des Bauteils führen können. Zur Schadensanalyse wird in der Regel eine oder mehrere Schadenshypothesen aufgestellt, welche die nutzbaren und effektiven Untersuchungsmethoden definiert.
Diese Methoden müssen eine hinreichende Struktur- und Morphologiesensibilität besitzen, um gesicherte Aussagen zur den Versagensursachen zu erlauben. Eine mehrparametrige Beschreibung des Werkstoff- und Bauteilzustandes ist dabei grundsätzlich empfehlenswert um Fehlinterpretationen zu vermeiden. Schäden an Bauteilen aus Kunststoffen treten makroskopisch meist in Form von unzulässigen Deformationen, Rissen oder Brüchen auf, wobei allerdings auch mikroskopische Schädigungen als Vorstufe des Versagens zu analysieren sind. Eine wesentliche Bedeutung hat demzufolge die Bewertung der Bruchfläche und des Rissverlaufs, da hiermit erste Aussagen zur Belastungsart, Fremdeinschlüssen oder Werkstoffverunreinigungen getroffen werden können. Der Projektleiter hat zusammen mit seiner Arbeitsgruppe entscheidend an der Entwicklung und Erarbeitung einer eigenständigen VDI-Richtline "Schadensanalyse von Kunststoffen" mitgewirkt, die demnächst als VDI-Richtlinie 3822-K erscheinen soll. In Analogie zur VDI 3822-M, die die Systematisierung der Schadensfallanalyse an metallischen Werkstoffen beschreibt, wird hier die Vorgehensweise bei einer Schadensanalyse speziell an Kunststoffen beschrieben. Da Kunststoffe aufgrund ihres viskoelastischen Werkstoffverhaltens sich durch einen wesentlich größeren Temperatur- und Geschwindigkeitseinfluss auszeichnen und ihre Eigenschaften eine hohe Verarbeitungsabhängigkeit besitzen, ist eine wesentlich breitere methodische Ausrichtung gegeben. Im Rahmen dieses Projektes soll die praktische Anwendbarkeit dieser VDI-Richtlinie und der zugehörigen Methodik an ausgewählten Schadensfällen von Kunststoff-Bauteilen überprüft und verifiziert werden.