Werkstoffkunde II - Kunststoffe | Karteikarten online lernen

Erst nach Zugabe verschiedener Zusatzstoffe, die Eigenschaften und Verarbeitungsverhalten gezielt verändern.

Deshalb wird ein Kunststoff auch "Werkstoff nach Maß" genannt.

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Wo findet man Makromoleküle in der Natur? (6 + 2 dumme)

Beispielsweise in...

Leder
Holz
Elfenbein
Bernstein
Teer
Baumwolle
Naturkautschuk
Seide

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Welche drei Arten der Polymersynthese gibt es?

Polymerisation
Polyaddition
Polykondensation

Man unterscheidet sie je nach Ablauf der chemischen Reaktion.

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Definiere "Primärprodukte".

Primärprodukte sind die Grundbausteine der Monomere.

Sie werden aus Erdöl oder Erdgas extrahiert und anschließend zu Monomeren umgesetzt.

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Nennen Sie die bekanntesten Primärprodukte und deren wichtige Eigenschaft.

Die bekanntesten Primärprodukte:

Ethen
Propen
Benzol
Toluol

Als Primärprodukte werden vor allem kurzkettige Kohlenwasserstoffe, die über ungesättigte chemische Bindungen verfügen, verwendet.

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Nennen Sie zwei Primärprodukte die direkt zu Polymeren umgesetzt werden.

Monomer	Kunststoffpolymer
Ethen	Polyethylen
Propen	Polypropylen

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Nennen Sie die sechs wichtigsten Rohstoffe für die Primärprodukte.

Erdöl
Erdgas
Steinkohle
Kalkstein
Steinsalz
Flussspat

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Beschreiben Sie die Aufbereitung von Rohöl.

1. Zerlegung in Destillationskolonne
2. Abzug der Fraktionen (Gasöle, Petroleum, Benzin, Naphta)
3. Crackprozess
4. Isolierung, Reinigung
5. Umwandlung zu Monomeren

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Welche ist die wichtigste Fraktion bei der Rohölaufbereitung?

Die Naphtafraktion (Rohbenzin).

Die Naphtafraktionen enthalten die wesentlichen Ausgangsstoffe für die Primärprodukte.

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Wie sieht der schematische Aufbau einer Rohöl-Destillationsanlage aus?

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Was geschieht beim Crackprozess während der Rohölaufbereitung?

Die längeren Kohlenstoffverbindungen der Naphtafraktionen werden in kürzere zerlegt.

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Beschreibe die Aufbereitung von Erdgas.

1. Trennung in Fraktionen durch Kondensation (da unterschiedliche Siedepunkte)
2. Crackprozess
3. Isolation, Reinigung
4. Umsatz zu Monomeren

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Beschreibe die Aufbereitung von Steinkohle.

1. Verkokung (ohne Sauerstoff erhitzt)
2. Drei Fraktionen: Koks, Kokereigas, Steinkohlenteer
3. Verarbeitung wie Gas/Öl

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Beschreibe die Aufbereitung von Kalkstein, Steinsalz und Flussspat.

Kalkstein	Brennen -> Kalk -> chem. Reaktion -> Ethin
Flussspat	-> Fluorwasserstoff (Flourpolymere)
Steinsalz	-> Chlor (Polyvinylchlorid [PVC])

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Nenne die sieben wichtigsten Rohstoffe für biobasierte Kunststoffe.

Zucker
Stärke
Zellulose
Fette
Öle
Proteine
Lignine

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Was ist Polylactid?

Polylactid (PLA) ist ein Beispiel für eine biologischen Kunststoff.

PLA...

wird aus fermentierter Maisstärke hergestellt.
ist ein spröder Werkstoff
hat eine konventionelle Zugfestigkeit

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Sind Kunststoffe biologisch abbaubar und gibt es Beispiele?

Kunststoffe sind grundsätzlich nicht biologisch abbaubar.

Man versucht sogar meist sie gegen jeden Abbau zu schützen.
Dennoch ist es möglich labile, abbaubare Elemente in eine Polymerkette einzubauen.

Beispiele:

Stoff	Eigenschaften
Ethylen-Kohlenmonoxid-Copolymer	photochemischer Abbau (Licht)
Polyesteramide	vollständig abbaubar, Verhalten wie Polyethylen
Polylactid	meist Kunststoffflaschen

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Was ist die "end of life"-Strategie?

Ein anderer Begriff für Recycling.

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Wie verläuft das Recycling von Thermoplastabfällen?
Welche Probleme gibt es beim 2ten

Sortenreine Abfälle werden nach Zerkleinerung, Waschen, Trocknung und Aufschmelzen zu neuen Produkten verarbeitet.

Gemischte Abfälle können für dickwandige Produkte (Lärmschutz) verwendet werden. Probleme sind

Abbau bei hohen Temperaturen
Verarbeitung bei unterschiedlichen Temperaturen

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Welche drei Verfahren können Kunststoffe wieder in ihre Grundsubstanzen zerlegen?

Je nach chemischer Bauart gelingt dies durch...

Hydrolyse
Alkoholyse
Pyrolyse

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Wie werden Elastomere und Duroplaste recycelt?

Elastomere werden durch Mastizieren wieder verarbeitbar.

Duroplaste sind unschmelzbar, sie werden nur als zerkleinerter Füllstoff verwendet.

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Welche drei Eigenschaften von Kunststoffen können sehr weit variieren?

Härte
Bruchfestigkeit
Formbarkeit

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Welche drei Gruppen von Kunststoffen gibt es?

Thermoplaste
Elastomere
Duroplaste

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Welche Kunststoffgruppe hat den größten Marktanteil?

Die Thermoplaste haben den größten Marktanteil.

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Wie kann man sich den Aufbau von Polymeren verdeutlichen?

Polymere sind in ihrem strukturellen Aufbau Polymerketten.

Polymerketten sind Makromoleküle, die aus Monomeren, also reaktionsfähigen Molekülen, bestehen.

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Aus welchen Molekülen besteht die Hauptkette eines Polymers meistens?

Die Hauptkette besteht meistens aus:

Kohlenstoffatomen [C]
Sauerstoff [O]
Stickstoff [N]

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Durch welches Element wird in einigen Polymeren der Kohlenstoff substituiert?

In einigen ist Kohlenstoff druch Silizium substituiert.

Bsp.: Polysiloxan ( -Si-O-Si- )

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Wodurch entsteht Polyethylen (PE)?

Polyethylen entsteht durch die Verknüpfung vieler Ethen-Monomere.

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Welche drei chemischen Prozesse zur Herstellung von Polymeren gibt es?

Polymerisation
Polyaddition
Polykondensation

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Füllen Sie die Tabelle!

Prozess	Verlauf	Nebenprodukte?
Polymerisation
Polykondensation
Polyaddition

Prozess	Verlauf	Nebenprodukte?
Polymerisation	stufenlos	keine
Polykondensation	in Stufen	ja
Polyaddition	in Stufen	keine

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Was passiert bei der Polymerisation?
Art der Bindung.

Polymerisation kennzeichnet eine Reaktion, bei der Monomere mit Doppelbindungen zu Polymeren reagieren.

Einzig durch Energiezufuhr werden Doppelbindungen geöffnet, wodurch die Moleküle reagieren und sich kovalent zu Ketten formen.

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Was ergibt sich aus dem Polymerisationsgrad?

Die Kettenlänge der Polymere, von der mechanische und Verarbeitungseigenschaften abhängen.

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Wann endet die Polymerisation?

Die Polymerisation ist eine Kettenreaktion, welche sich selbst aufrecht erhält.

Sie endet durch...

einen Mangel an Monomeren.
eine Abbruchreaktion.

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Nenne drei Beispiele für Kunststoffe, welche durch Polymerisation entstehen.

Polyvinylchlorid (PVC)
Polyethylen (PE)
Polystyrol (PS)

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Welche drei Arten der Polymerisation existieren?

Es gibt die...

radikalische
ionische
koordinative

... Polymerisation.

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Definiere "Radikal".

Ein Radikal ist ein Molekül oder Atom mit mindestens einem ungepaarten Elektron. Sie sind meistens sehr reaktionsfreudig.

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Wie läuft die radikalische Polymerisation ab?

1. Ein Radikal bricht die Doppelbindung auf.
2. Bindung von Monomeren bei geringer Aktivierungsenergie.

Abbruch über Rekombination oder Disproportionierung.

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Was ist der Unterschied zwischen Rekombination und Disproportionierung?

Rekombination:
Aus zwei Radikalen entsteht ein Teilchen, das nicht mehr reaktiv ist.

Disproportionierung:
Aus zwei Radikalen werden ein Alkan und ein Alken, die nicht mehr reaktiv sind.

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Welche zwei Arten der ionischen Polymerisation kann man unterscheiden und welche Eigenschaften sind bezeichnend?

Es gibt die anionische und die kationische Polymerisation.

*Merkmal*	anionische	kationische
Ladung	negativ	positiv
Abbruchreaktionen	selten	häufig
Gestoppt durch	Zugabe elektronenarmer Stoffe	Abbruchreaktion

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Wie läuft die koordinative Polymerisation ab und wofür wird sie vorrangig genutzt?

Die Polymersiation geschieht mittels Übergangsmetallverbindungen.

Das wichtigste Verfahren ist das Ziegler-Natta-Verfahren, bei dem Ziegler-Natta-Katalysatoren verwendet werden.

Es wird vor allem genutzt um Polymere einer bestimmten Taktizität herzustellen. (Bspw. isotaktisches Polypropylen)

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Was bedeutet Taktizität und welche Arten gibt es?

Die Taktizität beschreibt die Anordnung der Seitenketten in einem Polymer.

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Nenne drei typische Nebenprodukte der Polykondensation.

Wasser
Ammoniak
Alkohole

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Wie verläuft die Polykondensation?
Vorraussetzungen, Abbruch

Niedermolekulare Gruppen verknüpfen sich unter Abspaltung von Nebenprodukten.

Vorraussetzung:
Die Monomere besitzen mindestens zwei funktionelle Gruppen, die besonders reaktionsfähig sind. (Bspw. -OH, -COOH, -CO, -NH2)

Die Anlagerung findet dann an den Endgruppen statt (nicht an den Doppelbidungen!).

Abbruch:

Es ist eine echte chemische Gleichgewichtsreaktion also spielen Temperatur und Konzentration eine Rolle.

Wichtig:
Für ein Polymer mit hohem Molekulargewicht muss der Reaktionsumsatz > 99% sein.

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Was wird beispielsweise durch Polykondensation hergestellt?

Polyamide

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Wie verläuft die Polyaddtion und was macht sie aus?

Kann nur zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Monomeren ablaufen.

Die Reaktion läuft über intramolekulare Umlagerung. (Wasserstoffatome aus den funktionellen Gruppen wandern zum anderen Molekül).
Hierbei bilden sich kovalente Bindungen.

Es ist keine chemische Gleichgewichtsreaktion.
Sobald eine Komponente aufgebraucht ist, ist die Reaktion beendet.

Bsp.: Polyurethane.

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Inwiefern sind die Kettenmoleküle bei Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten verbunden?
Sind sie schmelzbar oder löslich?

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Ab wann sind Kunststoffe nicht mehr schmelzbar?

Sobald ihre Molekülfäden vernetzt werden.

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Welche Arten (4) von Stoffen gibt man Kunststoffen hinzu um ihre Eigenschaften einzustellen?

Additive (Stabilisatoren, Gleitmittel, Weichmacher)
Füllstoffe (Kreide, Glasfasern, Ruß)
Pigmente
andere Kunststoffe (Polymerblends)

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In welchem Zustand werden Thermoplaste verarbeitet?

Im geschmolzenen Zustand.

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Welche Arten von Thermoplasten gibt es?

Es gibt die amorphen und die teilkristallinen Thermoplaste.

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Was zeichnet amorphe Thermoplaste aus?

Amorphe Thermoplaste sind...

i.A. transparent.
bei Raumtemperatur spröde.
bspw. in der Hülle einer CD.

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Was zeichnet teilkristalline Thermoplaste aus?

Bei teilkristallinen Thermoplasten existieren amorphe und kristalline Phasen nebeneinander.

Teilkristalline Thermoplaste haben...

ein eher zähelastisches Materialverhalten.
eine milchig trübe Färbung.

Bsp.: Ansaugrohre im Automobilbereich

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Welche Eigenschaften sind bezeichnend für Elastomere?
Warum haben sie diese Eigenschaften?

Elastomere ("Gummi") werden nach der Formgebung vulkanisiert und entwickeln dadurch ihr gummielastisches Materialverhalten.

Elastomere sind...

nicht schmelzbar.
bei hohen Temperaturen brennbar.
für elastische Anwendungen vorgesehen (Dichten, Dämpfen)

Bsp.: Reifen, Dichtungen, Schläuche und Federelemente

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Was kennzeichnet Duroplaste?

Duroplaste (Duromere) werden während der Formgebung ausgehärtet.

Duroplaste sind...

nicht schmelzbar
von ihren Eigenschaften über weite Temperaturbereiche konstant (bis Zersetzung).
hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse

Bsp.: Pfannengriffe, Schaltergehäuse, FVK

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Was ist ein großes Anwendungsgebiet der Duroplaste und weshalb?

Die faserverstärkten Kunststoffe (FVK) sind ein großes Anwendungsgebiet aufgrund der hohen Beständigkeit von Duroplasten.

Bei FVK umschließt bspw. eine Duroplastmatrix Aramid-, Glas oder Kohlenstofffasern.
Diese Matrix dient...

zur Krafteinbringung.
dem Schutz vor Umwelteinflüssen.

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Was ist der Schubmodul und wie wird er ermittelt?

Der Schubmodul G in [N/mm²] ist eine dem E-Modul vergleichbare Größe und wird im Torsionsschwingversuch ermittelt.

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Wie verläuft der Schubmodul G von Elastomeren, Duroplasten und den zwei Thermoplastarten über der Temperatur?

Amorpher Thermoplast:
Steilabfall bei Erweichungstemperatur

Teilkristalliner Thermoplast:
Steilabfall bei Kristallitschmelztemperatur

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Definiere "organische Stoffe".

Organische Stoffe sind alle chemischen Verbindungen des Kohlenstoffs.

Kunststoffe sind organisch, Metalle und Keramiken anorganisch.

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Wie sind Kunststoffe im Bereich Festigkeit und Steifigkeit im Vergleich zu Metallen und Keramik einzuordnen?

Kunststoffe haben eine wesentlich geringere Festigkeit und Steifigkeit.

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Wie verhalten sich Festigkeit und Steifigkeit bei steigender Temperatur? Kunststoffe vs. Metalle

Sie fallen bei den meisten Kunststoffen.

Bei Metallen und Keramiken sind sie über weite Bereiche unabhängig von der Temperatur.

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Welches Verhalten zeigen die Kunststoffarten beim Zugversuch im Vergleich zu Metallen?

Die Festigkeit von den Metallen ist deutlich höher.

Die Kunststoffe haben dafür eine deutlich höhere Reißdehnung.

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Ordnen sie Metallen, Keramik und Kunststoffen vergleichende Steifigkeiten und Bruchdehnungen zu.

Material	Steifigkeit	Bruchdehnung
Hartmetalle & Keramik	gut	sehr gering
Stähle & Eisen	gut	hoch
Unverstärkte Thermoplaste	niedrig	sehr hoch
Thermoplaste mit steigender Verstärkung	steigt	sinkt
Verstärkte Duroplaste	hoch	sehr gering

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Zusammenhang Elastizitätsmodul & Bruchdehnung verschiedener Werkstoffe im Diagramm.

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Wo liegt der obere thermische Dauerbeanspruchungsbereich der meistverwendeten Werkstoffe?

Bei der thermischen Beanspruchbarkeit zeigt sich der wesentliche Nachteil der Kunststoffe.
50-250 grad celsius

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Ordnen sie Kunststoff, Metalle und Keramiken nach Wärmeleitfähigkeit.

Material	Wärmeleitfähigkeit [W/mK]
Kunststoffe	0,1 - 0,4
Keramik (ZrO2)	1,2 - 3,5
Keramik (Al2O3)	10 - 30
Metall (VA-Stahl)	15
Metall (Kupfer)	370

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Ordnen sie Kunststoffe, Metalle und Keramiken nach Wärmeausdehnung.

Ausdehnung bei einem Stab von 1 m Länge und 10°C Temperaturerhöhung.

Werkstoff	Wärmeausdehnung [mm]
Elastomere	2,2 - 1,5
Thermoplaste	2,2 - 0,6
Duroplaste	0,9 - 0,1
Leichtmetalle	0,25
Stahl	0,13
Keramik (ZrO2)	0,12 - 0,1
Keramik (Al2O3)	0,08 - 0,07

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Welche Gründe führen dazu, das der Einsatz von Kunststoffen immer mehr zunimmt?

Mechanische/Thermische Eigenschaften der Metalle oft nicht erforderlich.
Kunststoffe sind an Anwendungen anpassbar.
Leicht formbar.
Korrosionsbeständig.
Wirtschaftlicher (niedrigere Temperaturen).

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Worin unterscheidet sich die elektische Leitfähigkeit von Metallen und Kunststoffen?

Metalle und viele Halbleiter sind Elektronenleiter (Leiter 1. Klasse), deren Leitfähigkeit sehr hoch ist.

Kunststoffe sind Ionenleiter und haben im Vergleich eine sehr viel geringere Leitfähigkeit (sind gute Isolatoren).

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Ordne bekannte Elemente/Werkstoffe nach ihrer elektrischen Leitfähigkeit.

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Was ist eine Folge der sehr guten Isolationseigenschaften der Kunststoffe?

Es kann zur elektrostatischen Aufladung kommen.

Durch mechanische Reibung entsteht eine Ladungsverschiebung, die sich bei Kunststoffen nicht ausgleich kann.
So kann es zu Stromschlägen und Lichtbögen kommen.

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Fülle die Tabelle aus:

Material	Bindung	schmelzbar
Thermoplaste
Elastomere
Duroplaste

Material	Bindung	schmelzbar
Thermoplaste	kovalent	ja
Elastomere	chemisch kovalent (Vulkanisation)	nein
Duroplaste	chemisch kovalent (Härtung)	nein

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Ordne die Molekülstrukturen den Kunststoffarten zu.

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Definiere "Fließtemperatur" und "Glastemperatur".

Fließtemperatur:
Bei Fließtemperatur sind Kunststoffe flüssig genug, um auf handelsüblichen Maschinen verarbeitet zu werden.

Glastemperatur:
Unterhalb der Glastemperatur sind sie unabhängig vom Vernetzungsgrad hart und spröde.

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Welche Gebiete lassen sich bei der Analyse des Schubmoduls über der Temperatur für unterschiedlich stark vernetzte Kunststoffe feststellen? Teilkristalline

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Wann ist jeder Kunststoff amorph?

Im Zustand der Schmelze, wenn die Molekülketten völlig regellos vorliegen.

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Welche zwei Strukturen können Kunststoffe bei Abkühlung annehmen?

Kunststoffe können bei der Erstarrung...

ihre amorphe Schmelzstruktur behalten.
kristalline, geordnete Bereiche ausbilden.

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Nenne vier typische amorphe Thermoplaste.

Polyvinylchlorid (PVC)
Polycarbonat (PC)
Polymethylmethacrylat (PMMA)
Polystyrol (PS)

Neben amorphen Thermoplasten ist Glas ein typischer amorpher Werkstoff.

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Wo liegt der Gebrauchsbereich amorpher Thermoplaste?

Unterhalb des Erweichungsbereiches (also im spröden Glaszustand).

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Was ist die "Glasübergangstemperatur"?

Die Glasübergangstemperatur bezeichnet eine Temperatur im Erweichungsbereich, ab der das Material von einem glasförmigen in einen gummiänhlichen Zustand wechselt.

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Wie verhalten sich Bruchdehnung und Zugfestigkeit eines amorphen Thermoplasten bei steigender Temperatur und in welche Zustände gelangt er dabei?

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Nenne zwei limitierende Faktoren, die eine vollständige Kristallisation eines teilkristallinen Thermoplasten verhindern.

Eingeschränkte Kettenmobilität durch Verschlaufungen.
Unterschiedliche Länge der Polymerketten.

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Was gibt der Kristallisationsgrad an?

Den Anteil des kristallinen Volumens im erstarrten Material.

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Aus wie vielen Phasen bestehen Kunststoffbauteile aus teilkristallinen Thermoplasten? Wie unterscheiden sie sich, wo nicht?

Sie bestehen immer aus einer amorphen und einer kristallinen Phase mit gleicher chemischer Zusammensetzung und unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.

Dies führt oftmals zu einer lamellenartigen Anordnung der Molekülketten.

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Nenne drei typische teilkristalline Thermoplaste.

Polyethylen (PE)
Polypropylen (PP)
Polyamid (PA)

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Welchen Grad der Kristallinität können PE und PET erreichen?

Material	Kristallinität
PE	80 Vol.-%
PET	5 Vol.-% *

*durch sehr schnelles Abkühlen

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Welche ist die wichtigste Kristallstruktur und was sind ihre Eigenschaften?

Die wichtigste ist die sphärolitische Struktur, die meistens den dominanten Anteil des Gefüges ausmacht.

Um einen kleinen kristallinen Block entstehen radiale Strukturen. Sphärolite wachsen solange in die amorphe Umgebung bis sie aufeinander treffen.

Erkennbar sind sie, unter entsprechender Mikroskopie, durch das über sie gespannte Malteserkreuz.

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Welche Größenordnungen haben Lamellen und Sphärolithe in teilkristallinen Thermoplasten?

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Welche drei Teilprozesse umfasst der Kristallisationsprozess?

Der Kristallisationsprozess umfasst:

Keimbildung
Kristallwachstum
Nachkristallisation

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Was geschieht während der Keimbildung im Kristallisationsprozess?
Art der Keime.

Es entstehen kleine kristalline Bereiche in der Schmelze.

Ab einer bestimmten Größe (kritischer Keimradius) ist es für diese energetisch günstiger zu wachsen als zu zerfallen.

Unterscheidung zwischen homogenen und heterogenen Keimen.

Homogen:
Entsteht durch Faltung und Aneinanderlegung reiner Polymerschmelze.

Heterogen:
Entstehen aus Verunreinigungen (werden auch absichtlich durch Nukleirungsmittel hergestellt um die Keimdichte zu erhöhen).

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Was ist beim Kristallwachstum zu beachten und welches Gefüge ergibt sich?

Das Kristallwachstum ist stark abgängig von der Temperatur.

Eine langsame Abkühlung führt bspw. zu einem grobsphärolitischen Gefüge, welches sehr inhomogen ist (außen feine, innen grobe Kristalle).

Durch Nukleirungsmittel kann man ein feinsphärolitisches Gefüge errreichn.

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Was passiert während der Nachkristallisation?

Die Nachkristallisation setzt sofort nach dem Wachstum ein und kann über Monate dauern.

Es existieren Bereiche im Gefüge, die ihren Phasenwechsel verzögert durchlaufen.Nun streben die Phasen einem Gleichgewichtszustand zu.

Daduch erhöht sich nachträglich der Kristallisationsgrad.

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Wie hängt der E-Modul eines teilkristallinen Materials von Kristallisationsgrad und Sphärolitdurchmesser ab?

Der E-Modul...

sinkt mit steigendem Durchmesser.
steigt mit dem Kristallisationsgrad.

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Wie verhalten sich Zugfestigkeit und Bruchdehnung eines teilkristallinen Thermoplasten mit der Temperatur? Welche Bereiche durchläuft er und wo liegt der Gebrauchsbereich?

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Nenne die zwei bekanntesten Duroplasten.

Polyesterharz (UP)
Epoxidharz (EP)

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Wie verhalten sich Zugfestigkeit und Bruchdehnung eines Duroplasten mit der Temperatur? Welche Bereiche durchläuft er und wo liegt der Gebrauchsbereich?

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Nenne die zwei bekanntesten Elastomere.

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)

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Wie verhalten sich Zugfestigkeit und Bruchdehnung eines Elastomers mit der Temperatur? Welche Bereiche durchläuft er und wo liegt der Gebrauchsbereich?

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Was beschreibt die Molmassenverteilung?

Man kann einem synthetischen Polymer keine exakte Kettenlänge bzw. Molmasse zuordnen.

Somit entstehen in einer Charge eine Verteilung von Polymeren unterschiedlicher Länge.

Die Molmassenverteilung beschreibt die anteilsmäßige Aufteilung der unterschiedlich langen Polymere im Werkstoff.

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Wo liegen "Zahlenmittel" und "Gewichtsmittel" einer Molmassenverteilung im Diagramm?

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Wie misst man die Molmassenverteilung?

Das bekannteste Verfahren ist die Gel-Permeations-Chromatographie (GPC).

Bei dieser werden die Moleküle aufgrund ihrer Größe getrennt.

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Welche Werte, in Bezug auf die Molmassenverteilung, charakterisieren einen Polymerwerkstoff.

Das Zahlenmittel:

Das Massenmittel:

: Anzahl an Polymeren

: molare Masse der Polymere

: Anzahl Monomere

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Was verdeutlich die sogenannte Uneinheitlichkeit?

Umso einheitlicher die Molekulgröße eines Werkstoffs, umso kleiner wird die Uneinheitlichkeit.

Uneinheitlichkeit:

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Was bewirkt eine höhere Molmasse eines Polymers?

Eine höhere Molmasse/Moleküllänge führt zu...

höherer Festigkeit.
höherer Zähigkeit.
schlechterem Fließverhalten.
einer höheren Anzahl Verschlaufungen.

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Welchen Einfluss haben Zahlenmittel und Gewichtsmittel auf die Werkstoffeigenschaften?

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Welche zwei Bindungsmechanismen sind für die Kunststoffe von Bedeutung?

Nebenvalenzbindungen sind von großer Bedeutung für die Thermoplasten.

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Was ist eine kovalente Bindung?

Die kovalente Bindung ist die klassische Elektronenpaarbindung.

Sie entstehen, wenn der Abstand zwischen zwei Atomen kleiner als die Summe der mittleren Atomradien ist.

Eine kovalente Bindung ist immer...

gerichtet.
sehr stark.

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Welche Arten von kovalenter Bindung sind für die Kunststoffe relevant?

Die Einfach-, Doppel- oder Dreichfachbindungen sind die vorherrschenden Bindungstypen. Bei ihnen sind 2, 4 bzw. 6 Elektronen beteiligt.

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Wie hoch ist typischerweise die Bindungsenergie bei kovalenten Bindungen?

Bei einer kovalenten Einfachbindung liegt die Bindungsenergie zwischen 250 - 400 kJ/mol.

Die Bindungsenergie steigt mit der Anzahl der beteiligten Elektronen.

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Was zeichnet die ionische Bindung aus? Bindungsenergie?

Eine ionische Bindung liegt vor, wenn die elektrostatische Anziehung den überwiegenden Anteil der Anziehungskraft zwischen den beteiligten Ionen ausmacht.

Die Bindungsenergie ist mit 600 - 1000 kJ/mol sehr hoch.

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Wie nennt man Kunststoffe die nicht kovalent sondern ionisch binden?

Sie werden Ionomere genannt und die meisten sind Copolymere (bestehen aus zwei verschiedenen Monomeren).

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Welche vier Nebenvalenzkräfte sind zu unterscheiden?

Keesom-Kräfte
Debye-Kräfte
London - Kräfte
Wasserstoffbrückenbindungen

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Welche Nebenvalenzkräfte beruhen auf Dipolkräften?

Keesom-Kräfte
Debye-Kräfte
London - Kräfte

Diese werden deshalb auch als van-der-Waals-Wechselwirkungen bezeichnet.

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Welche Eigenschaften der Nebenvalenzkräfte sind besonders wichtig?

Sie sind deutlich schwächer als die kovalenten/ionischen Bindungen.

Allerdings haben sie einen maßgeblichen Einfluss auf das mechanische Verhalten von Thermoplasten.

128
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Ordne die vier Nebenvalenzkräfte nach ihrer Bindungenergie.

Kraft	Bindungsenergie
London-Kräfte	0,1 - 5 kJ/mol
Debye-Kräfte	?
Keesom-Kräfte	5 - 10 kJ/mol
Wasserstoffbrückenbindung	10 - 20 kJ/mol

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Wann wirken die Keesom-Kräfte?

Die Keesom-Kräfte wirken zwischen zwei polaren Molekülen mit einem permanenten Dipolmoment.
Die umgebenden Dipolfelder erzeugen eine Kraft.

Diese Anziehungskraft hängt von der Orientierung der Dipole ab.

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Wo wirken die Debye-Kräfte?

Die Debye-Kräfte wirken zwischen einem permanenten und einem induzierten Dipol.

Der permanente Dipol induziert dabei in einem elektrisch neutralen Molekül eine Ladungstrennung, wodurch der induzierte Dipol entsteht.

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Wo wirken London-Kräfte und welche Relevanz haben sie?

London-Kräfte wirken zwischen zwei unpolaren Molekülen.

Obwohl sie elektrisch neutral sind, bewirkt die Elektronenbewegung einen Dipol. Dieser erzeugt in einer Kettenreaktion induzierte Dipole.

Daraus resultiert eine anziehende Wechselwirkung.

Bei den meisten Kunststoffen ist diese Kraft dominant, da sie sehr häufig auftritt.
Von besonderer Bedeutung sind sie für Thermoplaste.

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Wo wirken Wasserstoffbrückenbindungen und welche Relevanz haben sie?

Wasserstoffbrückenbindungen entstehen anschaulich durch:

1. Ein Wasserstoffatom gibt ein Elektron ab.
2. Ein Ion ensteht, das nur aus einem Proton besteht.
3. Das Proton polarisiert die Bindungsmoleküle.

Bei Kunststoffen mit vielen elektronegativen Atomen (z.B. Polyamide) bestimmt dieser Effekt maßgeblich die Eigenschaften.

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Von welchen vier Faktoren hängt die Fließfähigkeit eines Stoffes ab?

Die Fließfähigkeit hängt von der Beweglichkeit der Molekülsegmente ab, also von ihrer...

Gestalt
Temperatur
Größe
Verschlaufung

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Was ist die Viskosität?

Die Viskosität beschreibt den inneren Widerstand eines Werkstoffes gegen eine während des Fließens stetig wirkende Kraft.

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Wodurch kommt es zum sogenannten Scherfließen?

Kunststoffschmelzen fließen stets laminar.
Sie haften bei geringen Geschwindigkeiten an den Oberflächen eines Kanals.

Daraus resultiert das Scherfließen, bei dem die Flüssigkeitsschichten aneinander abgleiten.

Charakterisitsch ist die Schergeschwindigkeit., bzw. die Schubspannung.

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Wie lautet die Formel für Schubspannung, Viskosität und Schergeschwindigkeit?

: Schubspannung

: Viskosität

: Schergeschwindigkeit

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Wie verlaufen Fließkurven von newtonschen-, Bingham, strukturviskosen und dilatanten Fluiden?

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Welche Art von Viskosität ist für Kunststoffe relevant?

Die Strukturviskosität.

Bei Kunststoffschmelzen, insbesondere bei Elastomeren, besteht dazu noch eine Fließgrenze (Bingham-Fluid).

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Von welchen Faktoren hängt die Viskosität ab?

Schergeschwindigkeit
Temperatur (stark)
Druck (gering)

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Wie ändert sich die Viskosität bei steigender Temperatur, Druck und Molmasse?

Temperatur steigt	Viskosität sinkt
Druck steigt	Viskosität steigt leicht
Molmasse steigt	Viskosität steigt deutlich

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Was kann man im Verlauf des spezifischen Volumens über der Temperatur eines Kunststoffs deutlich erkennen?

Die Glasübergangstemperatur bzw. den Glasübergang bei dem die Schmelze völlig erstarrt.

Diesen Phasenübergang sieht man als Knick im Diagramm.

142
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Wie sieht das p-v-T-Diagramm eines amorphen Thermoplasten aus?

Der Verlauf lässt sich in guter Näherung durch zwei lineare Bereiche annähern. (Schnitt bei der Glasübergangstemperatur.)

143
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Wie sieht das p-v-T-Diagramm eines teilkristallinen Thermoplasten aus?

Gekrümmter Verlauf durch Kristallisation (starke Abnahme des Volumens).

144
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Wie lautet die Gleichung für die Dichte in Abhängigkeit von der Temperatur?

Diese Gleichung gilt nur für die linearen Bereiche im p-v-T-Diagramm!

: linearer Wärmeausdehnungskoeffizient

: Dichte bei Referenztemperatur

145
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Ordne Polypropylen, Polyamid, Eisen und Aluminium nach ihrem Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Material	Wärmeausdehnungskoeffizient
Polypropylen
Polyamid
Aluminium
Eisen

146
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Wie lautet die volumetrische Mischungsregel und wann wird sie angewendet?

Die volumetrische Mischungsregel wird zur Berechnung des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (l.W.) von gefüllten Kunststoffen (Compounds) benutzt. (Füllstoffe: Pulver/Partikel)

: l.W. des Compounds

: l.W. des Kunststoffs

: l.W. des Füllstoffs

: Volumenanteil des Füllstoffs

147
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Wie korreliert die Wärmeleitfähigkeit mit der Temperatur bei den Thermoplasten?

Die Wärmeleitfähigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab.

Teilkristalline sind dabei stärker abhängig als amorphe (PC,PS).

148
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Ordne Kunststoffe, Aluminium, Eisen und Wasser nach Wärmekapazität.

Material	Wärmekapazität
Eisen	0,45 kJ/(kg K)
Aluminium	0,9 kJ/(kg K)
Kunststoffe	0,4 - 2,7 kJ/(kg K)
Wasser	4,18 kJ/(kg K)

149
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Wie verändert sich die Wärmekapazität von Thermoplasten mit der Temperatur?

150
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Woraus berechnet sich die Temperaturleitfähigkeit?

: Temperaturleitfähigkeit

: Wärmeleitfähigkeit

: spezifische Wärme

: Dichte

151
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Was ist das Besondere an der Temperaturleitfähigkeit von teilkristallinen Thermoplasten?

Die teilkristallinen Thermoplaste zeigen...

unter Schmelztemperatur eine deutliche Abnahme bei steigender Temperatur.
eine Unstetigkeit im Schmelzpunkt.

152
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Welche Arten von mechanischer Beanspruchung unterscheidet man?

Kurzzeitbeanspruchung
Langzeitbeanspruchung
Stoßbeanspruchung
dynamisch/zyklische Beanspruchung

153
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Welche Art von Prozessen treten bei mechanischer Belastung von Kunststoffen auf?

reversible
irreversible

154
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Erläutere den Begriff Elastizität. Welchen Sonderfall gibt es?

Die Elastizität beschreibt die reversible Verformung unter Last.

Den Sonderfall der linearen Elastizität beschreibt das Hook'sche Gesetz:

: Spannung

: Elastizitätsmodul

: auftretende Dehnung

155
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Erläutere den Begriff Plastizität.
Wie wird dieses Verhalten bei Polymeren bezeichnet?

Plastizität beschreibt die irreversible Verformung.

Dieses Verhalten wird bei Polymeren auch als "Fließen" bezeichnet. (Arbeit wird quasi vollständig zu Wärme).

156
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Wie sieht ein typisches Spannungs/Dehnungs-Diagramm eines Polymers aus?

157
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Wie bestimmt man den Elastizitätsmodul? Durch welchen Versuch und unter welchen Bedingungen

Über den universellen Zugversuch auf einer Universalzugprüfmaschine.

Der Versuch wird unter quasi-statischen Bedingungen durchgeführt, bei einer Dehnung zwischen 0,05 - 0,25 %.

158
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Wie sieht der schematische Aufbau einer Universalzugprüfmaschine aus?

159
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Was ist der Unterschied zwischen beührenden und optischen Messverfahren?

Messverfahren	Auswertung
berührend	technische Spannung (längs)
optisch	wahre Spannung (längs & quer)

160
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Wie werden technische und wahre Spannung berechnet?

161
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Wie werden die technische und die wahre Dehnung berechnet?

Technische Dehnung:

Wahre Dehnung (Hencky-Dehnung):

162
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Welche Größen lassen sie aus einem Spannungs/Dehnungs-Diagramm ablesen? Wie sind typische Verläufe für spröde/zähe Werkstoffe mit/ohne Streckgrenze?

a : spröde Werkstoffe
b,c : zähe Werkstoffe mit Streckgrenze
d : zähe Werkstoffe ohne Streckgrenze

163
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Welche zwei Äußeren-Einflussfaktoren verändern insbesondere das mechanische Werkstoffverhalten?

Umgebungstemperatur
Belastungszeit

Diese beiden Faktoren werden gemeinsam mithilfe der Zeit/Temperatur-Verschiebung (ZTV) betrachtet.

164
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Wie äußern sich steigende Temperaturen bzw. eine steigende Belastungszeit im Spannungs/Dehnungs-Diagramm?

165
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Wie funktioniert das Prinzip der Zeit/Temperatur-Verschiebung (ZTV)?

Die ZTV ist eine empirisch gewonnene Regel (kein phys. Gesetz).

Das ZTV verringert den zeitlichen Aufwand für Versuche mit geringer Dehngeschwindigkeit, indem sie diese durch Versuche mit erhöhter Temperatur und hoher Dehngeschwindigkeit ersetzt.

Dafür muss nur der werkstoffabhängige k-Faktor der Verschiebungsregel bekannt sein, um den Verschiebungsfaktor der Masterkurve zu berechnen.

166
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Wie sieht ein typischer ZTV-Verlauf für den E-Modul aus?

167
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Wie lautet der modifizierte Arrhenius-Ansatz zur Berechnung des Verschiebungsfaktors des ZTV?

: Verschiebungsfaktor

: Temperatur gemessen [K]

: Referenztemperatur [K]

: Belastungszeit (der Messung)

: Referenzbelastungszeit

: werkstoffabhängiger Faktor

168
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Was ist bei der Untersuchung des Langzeitverhaltens von Polymeren zu beachten?

Aufgrund der Viskoelastizität fließen Polymere unter langzeitigen Belastungen.

Typischerweise werden Relaxations- und Retardationsverhalten untersucht.

169
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Wie ermittelt man das Relaxations/Retardationsverhalten?

Relaxationsverhalten:
Probe wird um festen Wert gedehnt, Spannung über der Zeit gemessen. (Dehnung konstant)

Retardationsverhalten:
Probe mit festgelegter Belastung, Dehnungen werden gemessen. (Last konstant)

170
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Welche Feder/Dämpfer-Modelle benutzt man für das Relaxations/Retardationsverhalten?

171
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Wie sieht das typische Kriechverhalten eines Thermplasten bei unterschiedlichen Spannungen aus?
Dehnungs-Zeit-Diagram Bei unterschiedlichem Druck

172
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Wie konstruiert man ein isochrones Spannungs/Dehnungsdiagramm? Was ist der Unterschied zum normalen?

Im isochronen Diagramm dient die Belastungszeit als Parameter.
Im normalen wird mit der Belastungsgeschwindigkeit parametrisiert.

173
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Wie sieht ein typische isochrones Spannungs/Dehnungsdiagramm für PVC aus?

174
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Welcher Kunststoff ist besonders gut geeignet für Stoßbelastungen und durch welche Eigeschaften?

Teilkristalline Thermoplaste aufgrund ihrer...

hohen Verformbarkeit.
hohen Zähigkeit.
mechanischen Dämpung.

175
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Wie verändert sich das Verformungsverhalten bei Stoßbelastungen?

Von einem linearviskoelastischen zu einem linearelastischen Verhalten.

Damit fällt die Bruchdehnung ab.

176
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Wie berechnet man gekerbte Teile hinsichtlich Stoßverhalten?

Ein Dehnungsgrenzwert kann nicht verwendet werden.

Stattdessen kann man die kritische Energie verwenden, welche der Fläche unter der Spannungs/Dehnungskurve im entsprechenden Diagramm entspricht.

Diese nimmt mit der Verformungsgeschwindigkeit zunächst zu um anschließend auf ein Minimum zu fallen.

177
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Wie laufen Schnellzerreiß- und Impactversuche ab?

Schnellzerreißversuche:
Läuft wie der Zugversuch nur mit höheren Abzuggeschwindigkeiten bis zu 10m/s.

Impactversuche:
Eine Fallmasse wird aus definierter Höhe auf die Probe fallen gelassen.

178
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Wie verhalten sich Kunststoffe bei dynamischer Belastung?
Dehnung/Spannung

Die Viskoelastizität bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen Dehnung und Spannung. (Spannung eilt voraus)

Der Phasenwinkel zeigt die Elastizität/Viskosität an.

: vollständig elastisch

: vollständig viskos

Der mechanische Verlustfaktor ist die Wärmeabgabe des viskosen Anteils.

179
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Durch welches Modell kann die dynamisch-zyklische Beanspruchung veranschaulicht werden?

Durch das Maxwell-Modell.
Dabei speichert die Feder Energie und der Dämpfer gibt Wärme ab. Zu beachten ist der folgende Temperaturanstieg.

180
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Nennen sie vier Möglichkeiten um die Eigenschaften von Kunststoffen einzustellen.

Zugabe von Additiven und Zuschlagsstoffen (mech./Farbe)
Polymer-Blends (Polymere kombinieren)
Copolymere (Monomere kombinieren)
Verarbeitungsprozess

181
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Welche Eigenschaften können Zuschlagsstoffe verändern?

physikalische
chemische
elektrische

182
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Wann werden Zuschlagsstoffe in der Verarbeitung eingesetzt?

In keinem Prozess wird die Materialrohform verwendet, es werden immer Zuschlagsstoffe zugegeben.

183
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Welche Arten von Zuschlagsstoffen gibt es?

184
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Wo liegt der typische Füllstoffgehalt?

Der typische Füllstoffgehalt liegt bei 10-50 Vol.-%.

185
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Was ist die Grammatur?

Die Grammatur ist die Masse pro Fläche, auch Flächengewicht genannt.

186
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Wie wirkt sich Calciumcarbonat als Füll-/Verstärkungsstoff auf PE aus?

Kosten reduzieren
E-Modul erhöhen
Dichte erhöhen
Aneinanderhaften verringert (Anti-Block-Effekt)
Schmelzwärme geringer
bessere Wärmeleitfähigkeit

187
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Wie wirken sich Kreide, Glasfasern, Talkum, Glimmer, Glaskugeln und Quarzpulver auf Polyethylen aus?

Füllstoff	Zugfestigkeit	Dehnung	E-Modul	Schmelzindex	Dichte
Kreide	+ +	-	+ +	- - -	+ + +
Glasfaser	+ + +	- - -	+ + +	-	+
Talkum	+ +	- - -	+ +	- - -	+
Glimmer	+	- - -	+	- - -	+
Glaskugeln	/	- - -	+	+ + +	+
Quarzpulver	+	- - -	+	+ + +	+

188
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Welche Eigenschaften zeichnen die faserverstärkten Kunststoffe (FVK) aus?

geringes spezifisches Gewicht
einstellbare Steifigkeit
gute Chemiebeständigkeit
gute Dämpfungseigenschaften
hohe Schwing- und Dauerfestigkeit

189
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Welche drei Werkstoffe werden im Allgemeinen für Fasern als Füllstoffe eingesetzt?
Welche Biomaterialen gibt es?

Im Allgemeinen:

Glas
Kohlenstoff
Aramid

Biomaterialien:

Flachs
Zellulose

190
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Was sind typische Additive und in welchem Anteil werden sie zugegeben? (6)

Anteil: 1-5%

Stabilisatoren
Antistatika
Gleitmittel
Antiblockmittel
Haftvermittler
Farbmittel

191
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Was ist ein Masterbatch und welche drei Kategorien gibt es?

Ein Masterbatch ist ein Zuschlagsstoff in granularer Form, der das Additiv in hoher Konzentration (bis 80 Vol.-%) enthält.

Die drei Kategorien sind:

Farb-Masterbatches (einfärben)
funktionale Masterbatches (bestimmte Eigenschaft herstellen)
Kombinations-Masterbatches (Farb+funktionaler Masterbatch)

192
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Welche drei Eigenschaften können Stabilisatoren verbessern?

Wärmebeständigkeit
UV-Beständigkeit
Feuchtigkeitsbeständigkeit

193
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Welchen Effekt haben Antistatika?

elektrischen Oberflächenwiderstand verringern
elektrostatische Ladungen ableiten
Anziehung von Schmutzpartikeln verhindern

194
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Wie wirken Gleitmittel im Kunststoff?

Gleitmittel migrieren an die Oberfläche und verringern den Reibungskoeffizienten.

Wichtig für Folien und zur Entformung.

195
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Wie wirken Antiblockmittel?

Antiblockmittel sind inerte Festkörper, die an der Oberfläche für Abstand sorgen. (z.B. zwischen Folien)

Beispiele für Antiblockmittel sind Silikate und Talkum.

196
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Was bewirken Haftvermittler?

Haftvermittler sind für Mehrschichtfolien sehr wichtig.

Sie sorgen dafür das zwischen den teils unverträglichen Schichten keine Delamination (Ablösung) stattfindet indem sie eine verträgliche Pufferschicht bilden.

197
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Welche verschiedenen Copolymerarten gibt es?

198
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Nenne zwei typische Copolymere und ihre Eigenschaften.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ein Terpolymer (3 Monomere):

Kombination aus sprödem Thermoplast und Elastomer
Bei Erstarrung Phasenseparation mit Elastomerinseln
Material wird zäher und weniger spröde

Styrol-Acrylnitril (SAN) ein Copolymer (2 Monomere):

höhere Festigkeit
thermische Beständigkeit
sehr spröde

199
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Was sind Polymerblends und wie stellt man sie her?

Polymerblends bestehen aus zwei (oder mehr) Polymeren.
Wichtig ist die Verträglichkeit (Phasenkopplung) der Materialien zu beachten.

Die Verträglichkeit kann durch Compatibilizer und reaktives Blenden verbessert werden.

200
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Welche Eigenschaften werden bei Blends am häufigsten optimiert? Nenne ein Beispiel.

Optmiert werden häufig:

Schlagzähigkeit
Kerbschlagzähigkeit

Ein Beispiel sind PC/ABS-Blends.
Diese haben...

erhöhte Schlagzähigkeit im Tieftemperaturbereich
gute Wärmeformbeständigkeit
gute elektrische Eigenschaften

Gehäuse für Elektrogeräte werden daraus oft gebaut.

201
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Was sind Integralschäume und ihre Eigenschaften und woraus bestehen sie häufig?

Integralschäume haben/sind...

Teile mit geschäumten Kern & kompakter Oberfläche
geringe Dichte
gute mechanische Eigenschafte

Meist bestehen sie aus...

Thermoplasten (PE, PS)
Polyurethanen (PUR)

202
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Welche Einfluss hat Schäumen auf die Eigenschaften eines Kunststoffs?

gesenkter Verbrauch
geringere Dichte
niedrige Wärmeleitfähigkeit
gute thermische Isolation
bessere Dämpfung
höhere Steifigkeit

203
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Wie läuft das Schäumen ab und welche Zellgrößen kann man erreichen?

Zellgröße: wenige Mikrometer bis mehrere Millimeter

Ablauf:

1. hoher Druck, hohe Temperatur -> Treibmittel in die Schmelze lösen (Sorption, Diffusion)

2. starker Druckabfall -> Verdampfung Treibmittel, Nukleirung Schaumzellen, Zellstruktur

3. Abkühlung -> Stabilisierung

204
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Wie hoch ist die minimale Dichte, die man bei Integralschäumen erreichen kann?

Die minimale Dichte für die Schäume beträgt ca. 300 kg/m³.

205
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Welche Arten von Treibmitteln gibt es und was unterscheidet sie?

Chemische Treibmittel:
Werden als Masterbatches zugegeben. (thermisch initiiert)

Endotherme:
Gasmoleküle werden in einer endothermen Reaktion frei.
Bsp.: Natriumbicarbonat, Zitronensäure

Exotherme:
Spalten Gasmoleküle ab und geben Wärme frei (selbsterhaltend).

Physikalische Treibmittel:
Fluide, die über einen Injektor eingebracht werden.
Bsp.: FCKW (alt), Kohlenstoffdioxid, Stickstoff

206
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Welche drei wesentlichen Randbedingungen gibt der Verarbeitungsprozess vor?

Temperatur
Strömungsfeld (lokale Geschwindigkeiten)
Druck

207
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Wie hängen freie Enthalpie und Keimbildungsrate während der Kristallisation zusammen?

Je höher die freie Enthalpie, desto höher die Keimbildungsrate (feineres Gefüge).

Die freie Enthalpie ergibt sich dabei additiv aus einem strömungsabhängigen & einem strömungsunabhängigen Term.

208
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Was ist das Besondere an Shish-Kebab Kristallisationsstrukturen?

Sie entstehen aus stark verstreckten und orientierten Polymerketten.

Die Struktur kann ineinander verzahnen und deutlich die Steifigkeit erhöhen, bspw. von 1 auf 8 GPa. (Eigenverstärkung)

209
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Wie verändert ein Strömungsfeld eine Polymerschmelze?

Ohne Strömungsfeld ist eine Polymerlösung isotrop.

Mit Strömungsfeld wird die Schmelze orientiert, es kommt zur Molekülorientierung.

Charakteristisch ist, dass die Schmelze mit der Zeit wieder relaxieren kann (nicht-linear viskoelastisches Verhalten).

210
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Welche anisotrope Eigenschaft wird durch ein Strömungsfeld in einer Schmelze vor allem hervorgerufen?

Die Doppelbrechung/Strömungsdoppelbrechung, welche Reißspannung und Reißdehnung beeinflusst.

211
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Wie wirken sich Fasern und ihre Orientierung in einem Kunststoff bei Belastung aus?

Belastung in Faservorzugsrichtung -> steifer und fester

212
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Was sind Eigenspannungen und woher kommen sie?
Was sind die Folgen?

Eigenspannungen sind innere mechanische Spannungen.
Beruhen auf Abweichungen der Atomabstände und der Valenzwinkel.

Folge inhomogener Abkühlbedingungen.
Sie sind unvermeidlich.

213
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Welche Arten von Eigenspannungen gibt es?

Thermisch induzierte
Druckinduzierte

214
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Wie entstehen thermisch induzierte Eigenspannungen?

Randschichten erstarren zuerst, Kontraktion der inneren Zone wird behindert.

215
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Wie entstehen druckinduzierte Eigenspannungen?

Nachföderung von Schmelze in den schmelzeförmigen Bereich.
(Abkühlungsexpansion von Randschicht unterdrückt.)

Innen: Druckeigenspannung
Außen: Zugeigenspannung

216
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Welche Faktoren legen die Höhe der Eigenspannungen fest?

eingesetzter Kunststoff
Geometrie
Verarbeitung
Nachbehandlung

217
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Welche Umweltfaktoren wirken auf die Kunststoffe ein?

218
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Was ist Alterung und in welchen drei Teilschritten verläuft sie?

Alterung: Alle mit der Zeit zunehmenden irreversiblen Veränderungen (Ursache, Vorgang, Erscheinung).

219
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Was ist bei der chemischen Alterung zu beachten und welche sind die vier wichtigtsten Vorgänge? Ursache?

Chemische Alterung beeinflusst die Hauptvalenzen und ist irreversibel (auch bei erneutem Schmelzen).

Ursache: Strahlungsenergie oder thermische Energie.

Die wichtigsten Vorgänge sind:

Oxidation
Molekulargewichtsabbau
Hydrolyse
Nachpolymerisation

220
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Was ist bei der physikalischen Alterung zu beachten?

Es kommt zu Veränderungen der Nebenvalenzen, was immer eine Veränderung der Struktur bewirkt.

Ursachen:

innen: Orientierungen, Eigenspannungen, Kristallisation
außen: Energie, Fremdmoleküle

221
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Welche Messverfahren gibt es für die von Alterung betroffenen Eigenschaften? Sind diese direkt oder indirekt?

222
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Wie heißen die zwei mengenmäßig wichtigsten Urformverfahren und was sind ihre Gemeinsamkeiten?

Spritzgießverfahren (diskontinuierlich)
Extrusionsverfahren (kontinuierlich)

Gemeinsamkeiten:
Die Plastifizierung (Aufschmelzen) erfolgt durch eine rotierende Schnecke.

223
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Aus welchen Elemente besteht typischerweise eine Extrusionsanlage?

Materialzuführung & Dosierung, Werkzeug, Extruder, Kalibriervorrichtung.

224
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Welche zwei Teile einer Extrusionsanlage bestimmen die Form des Produkts?

Werkzeug
Kalibiriervorrichtung

225
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Welche Halbzeuge sind mit dem Extrusionsverfahren herzustellen?

Zweidimensionale Halbzeuge:

Platten
Folien
Kabel
Rohre
geometrisch komplizierte Profile

226
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Nenne die vier gebräuchlichsten Extrusionsverfahren und ihre Produkte.

Flachfolienextrusion (Platten, Folien)
Blasfolienextrusion (Folien)
Profilextrusion (Profile, Rohre)
Faserspinnen (Fasern, Textilien)

Bei allen Verfahren wird der Kunststoff im Extruder kontinuierlich aufgeschmolzen, homogenisiert und über ein Werkzeug ausgetragen.

227
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Ab welcher Dicke wird aus einer Folie eine Platte?

228
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Wie funktioniert die Blasfolienextrusion?

Der Schmelzestrom wird...

durch den Blaskopf in Ringspaltströmung überführt.
das Werkzeug als Schlauch verlassen.
nach oben gezogen und gekühlt.
durch die Erstarrung und den Zug orientiert.
aufgeschlitzt und aufgewickelt.

229
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Welche Bauteile benötigt eine Blasfolienextrusionsanlage und welche Außmase kann sie annehmen?

Massendurchsatz: bis zu 1000 kg/h
Höhe der Kühlstrecke: bis zu 30 m

230
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Was wird durch Profilextrusion hergestellt und was ist dabei besonders wichtig?

Komplexe Geometrien werden hergestellt, was zu Werkzeugen mit zum Teil sehr kompllizierten Aufbau führt.

Die Kalibrierung ist hier besonders wichtig um die Maßtoleranz zu gewährleisten.

231
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Wie sieht eine typische Vliesanlage aus und wie funktioniert sie?

Die Schmelze wird durch kleine Löcher gepresst, wodruch Filamente mit einem Durchmesser weniger Mikrometer entstehen.
Anschließend werden sie luftgekühlt und zum Vließ abgelegt.

232
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Welche drei Zonen hat ein Schneckenextruder?

Einzugszone (Granulat aus Trichter ziehen)
Kompressionszone (Druck aufbauen)
Meteringzone (weiter homogenisieren)

233
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Wie sieht eine typische Extruderschnecke aus und wo liegen ihre drei Zonen?

234
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Welche vier Aufgaben erfüllt ein Extruder?

Material aufschmelzen und auf Temperatur bringen
Druck aufbauen
Füll/Farbstoffe einarbeiten
thermisch/zeitlich/stofflich konstanten Strom erzeugen

235
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Wo findet der heiße/kalte Teil der Verarbeitung statt?

heißer Teil: Extruder, Werkzeug
kalter Teil: Kalibrierung, Wicklung usw.

236
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Welche Verfahrensschritte hat jeder Extrusionsprozess zur Herstellung von endlosen Halbzeugen (Folien, Rohre...)?

Materialeinzug
Aufschmelzen
stoffliches/thermisches Homogenisieren
Fördern
Druck aufbauen
austragen durch ein Werkzeug

237
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Können Eigenschaften des Materials auch noch nach dem Austritt aus dem Extrusionswerkzeug verändert werden?

Ja, dies wird beispielsweise bei der Folienextrusion genutzt um Orientierungen in die Folie einzubringen.

238
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Aus welchen Teilen besteht eine Maschine für die Flachfolienextrusion?

239
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Wie kann man mehrschichtige Folien herstellen?

Über das Verfahren der Coextrusion.

Hierbei werden mehrere Schmelzeströme aus verschiedenen Extrudern in einem Werkzeug zu Schichten geformt und aufeinander geführt. (Coextrusions-Feedblock)

240
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Wo liegen die Anwendungsbereiche von Flachfolien?

Frischhaltefolie
Folien für Becher
Displayschutzfolien
Folien mit integrierten Leuchtdioden
Klebeband

241
Kartenlink

Welche Massen kann das Flachfolienextrusionsverfahren erzeugen?

Dicke: wenige Mikrometer bis Millimeter
Breite: bis zu 5 m
Durchsatz: bis zu 3 t/h

242
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Auf welche Werkstoffeigenschaften hat der heiße Teil der Verarbeitung Einfluss?

Molekulargewicht
Viskosität
Farbe
Vercrackungen
Orientierung

243
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Wie verändert sich das Molekulargewicht im Extruder?

Durch thermische und mechanische Energie werden die Polymerketten gespalten.
Das Molekulargewicht verringert sich.

Bei Polykondensaten kommt es zur Hydrolyse (Spaltung der Polymerketten) falls sie zu feucht verarbeitet werden.

Das abnehmende Molekulargewicht kann zur Verringerung der Viskosität führen, was den Prozess zusammenbrechen lassen kann.

244
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Wie hängen Belastungsdauer, Schergeschwindigkeit und Molekulargewicht im Extruder zusammen?

245
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Wo tritt ein deutlicher Abfall des Molekulargewichts auf?

Beim Recycling.
Die mehrfache Verarbeitung führt zu einer stärkeren Belastung und Abnahme des Molekulargewichts.

Bsp.: Bei fünffacher Verarbeitung von Polyactid verliert es 25% seiner Molekulargewichts.

246
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Zu welchen Produkteigenschaften führt eine möglichst schonende Verarbeitung?

Positiv:

hohes Molekulargewicht
hohe Festigkeit
hohe Zähigkeit
hohe Wärmeleitfähigkeit
gute Barrierewirkung
gute chemische Beständigkeit

Negativ:

schlechtes Fließen
schwierige Verarbeitung

247
Kartenlink

Wie funktioniert Schrumpffolie?

Schrumpffolie bedient sich der Rückstellung, die sehr temperaturabhängig ist.

Durch schnelles Abkühlen/Strecken in der Produktion wird ein hohes Maß an Orientierungen eingefroren.
Wird die Folie erhitzt, schrumpft sie in Orientierungsrichtung.

248
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Welche Polymere können für Barrierefolien verwendet werden und wogegen schützen sie?

Polymer	S.g. Wasserdampf	S.g. O2, CO2 , Aromen
EVOH	-	+
PA12	+	-
PA6	-	+
PC	-	-
PE	+	-
PET	-	+
PP	+	-
PVDC	+	+

249
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Welche Polymere werden hauptsächlich als Barrierematerial genutzt und weshalb?

Vor allem genutzt werden:

Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH)
Polyamid (PA)

Obwohl sie nicht so viel Schutz bieten wie PVDC sind sie besser zu verarbeiten sowie thermisch und UV-stabiler.

Oft werden allerdings coextrudierte Folien (bis zu 9 Schichten) verwendet. (Bspw. aus PE, PP und EVOH)

250
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Auf welchen Merkmalen beruht die Bedeutung des Spritzgießens?

direkter Weg vom Rohstoff zum Fertigteil
hohe Gestaltungsfreiheit (Funktionsintegration)
keine oder sehr geringe Nachbearbeitung
vollautomatisierbar
hohe Reproduziergenauigkeit
kurze Zykluszeiten

251
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Welche Dimensionen können Spritzgussteile annehmen?

hohe geometrische Komplexität
Gewicht von unter 1 mg bis 100 kg

252
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Aus welchen vier Einheiten besteht eine Spritzgießmaschine?

Schließeinheit (trägt das Werkzeug)
Plastifiziereinheit
Steuer- und Regeleinheit
Maschinenbett

253
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Welche Anforderung wird an die Schließeinheit der Spritzgießmaschine gestellt?

Sie muss sehr steif sein um die großen Auftriebskräfte durch die Einspritzdrücke von bis zu 2.000 bar auszuhalten.

254
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Was macht ein Spritzgießwerkzeug aus?
Welche Aufgaben hat es zu erfüllen?

Das Werkzeug ist die zentrale Baugruppe.
Jedes ist ein Unikat, das zwei Aufgabengruppen zu bewältigen hat.

Technologische Aufgaben:

Aufnahme und Verteilung der Schmelze
Ausformen der Schmelze
Abkühlen (Thermoplaste) bzw. Aufheizen (Elastomere, Duroplaste)
Entformen

Konstruktive Aufgaben:

Kraftaufnahme
Bewegungsübertragung
Führung der Werkzeugteile

255
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Wie ist ein Spritzgießwerkzeug prinzipiell aufgebaut?

[Pic1]

1-5: düsenseitige Werkzeughälfte
6-14: schließseitige Werkzeughälfte

256
Kartenlink

Wie sieht der Verfahrensablauf des Spritzgießens von Thermoplasten aus?

257
Kartenlink

Welche vier Prozesschritte umfasst der Spritzgießzyklus?

Dosierphase
Einspritzphase
Nachdruckphase
Kühlphase (bzw. Heizphase)

258
Kartenlink

Wie läuft die Dosierphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Dosierphase:
Kunststoffgranulat wird formbar gemacht (Plastifizierphase).

Thermoplaste -> aufgeschmolzen

amorphe 10°C über Glasübergangstemperatur
teilkristalline 20-30°C über Kristallitschmelztemperatur

Elastomere/Duroplasten -> leicht erwärmt

=> Definiertes homogenes Schmelzvolumen bereitstellen.

259
Kartenlink

Wie läuft die Einspritzphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Einspritzphase:
Die Masse wird durch eine rein translatorische Bewegung von der Schnecke in die Kavität (Form) gepresst. (hohe Drücke!)
An der Spritzgießschnecke ist aufgrund der Drücke eine Rückstromsperre (Sperring) angebracht.

Es stellen sich charakteristische Parameterprofile bei bereits erstarrtem Wandbereich ein:

260
Kartenlink

Wie läuft die Nachdruckphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Nachdruckphase:
Am Umschaltpunkt geht man in die Nachdruckphase. Durch Abkühlung entstandene Volumenschwindung wird durch nachgepresstes Material ersetzt (möglich solange flüssige Bereiche vorhanden).

Die Nachdruckphase endet mit dem Versiegeln (Einlauf erstarrt).

261
Kartenlink

Wie läuft die Heiz/Kühlphase des Spritzgießzyklus im Detail ab?

Thermoplasten kühlen in der Kühlphase bis sie formstabil sind. Dabei fällt der Druck auf Umgebungsdruck.

Elastomere/Duroplaste vernetzen in der Heizphase.

262
Kartenlink

Was sind die inneren/äußeren Eigenschaften von Spritzgussteilen?

Innere Eigenschaften:

Kristallinität
Orientierungen
Eigenspannungen

direkte Folge von Schmelzbelastung, Schmelzdeformation und Abkühlverlauf.

Äußere Eigenschaften:

Schwindung
Verzug

abhängig von der inneren Struktur des Teils.

263
Kartenlink

Wie ist die Schwindung definiert?

Beispielhaft am pvT-Diagramm eines amorphen Thermoplasten:

264
Kartenlink

Was bedeutet Schwindungsanisotopie?

Es treten orts- und richtungsabhängig unterschiedliche Schwindungen auf.

Daraus folgen unausgeglichene innere Spannungen (das Teil verformt sich).

265
Kartenlink

Welche Parameter beeinflussen den Verzug?

Die Werkzeugwandtemperatur beeinflusst entscheidend den Verzug. (Nachdruck und Massetemperatur kein eindeutiger Einfluss.)

Werkzeugwandtemperatur steigt -> Verzug sinkt

Spezialfall: Wanddickensprung
Hier neigt der dünnere Bereich zum Beulen.

266
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Was sind die Standardwerkstoffe für FVK?

Fasermaterialien:

Glasfaser (organisch)
Kohlenstofffaser (organisch)
Aramidfaser (synthetisch)

Matrixwerkstoffe:

thermoplastisch
duroplastisch

267
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Warum werden die zur Verstärkung eingesetzten Materialien von FVK nicht als eigenständiger Werkstoff verwendet?

Die verwendeten Materialien sind zu spröde.

268
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Was sind Vor/Nachteile von FVK?

Vorteile:

geringes Gewicht
einstellbare Steifigkeit
einstellbare Dehnung
einstellbare Wärmedehnung

Nachteile:

aufwendige Verbindungstechnik
ungewohnte Fertigungsmethoden
hoher Materialpreis
Anisotropie (richtungsabhängige Eigenschaften)

269
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Wo liegen Dichte und E-Modul der Faserstoffe von FVK im Vergleich zu Aluminium, Titan und Stahl?

270
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Welche Gründe gibt es, dass man einige Faserstoffe nicht für FVK verwendet?

Metalle
Bor
Keramiken (Siliziumcarbid)

Diese Werkstoffe sind teilweise sehr teuer und werden nur für spezielle Anwendungen verwendet.

271
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Wie wird Glasfaser hergestellt und welche Arten gibt es?

Herstellung:
Besteht zum größten Teil aus Siliziumdioxid (kann Aluminium, Magnesiumoxid... beigemischt werden).
Hergestellt werden Glasfasren durch das Schmelzspinnverfahren bei bis zu ca. 1400°C.

Arten:

E-Glasfaser (elektrisch, preiswert, meist verwendet)
R-Glasfaser (resistance, hohe Festigkeit)
S-Glasfaser (strength, hohe Festigkeit)
C-Glasfaser (chemisch beständig)

272
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Wo liegen die typischen Kennwerte für Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern und PE-Faser?

273
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Wie sehen die charakteristischen Spannungs/Dehnungsdiagramme für Hochleistungsfasern (Glas, Kohlenstoff, Aramid, PE) aus?

274
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Woraus werden Kohlenstofffasern hergestellt?

Die C-Faserproduktion beruht zu über 90% auf dem Polyacrylnitril-Prosecutor (PAN).

Die übrigen werden aus Pech (aus Öl/Steinkohle) gefertigt.

275
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Wie heißen die vier Arten von Kohlenstofffasern?

HT (high-tenacity, günstig)
HM (high modulus, teuer)
HST (high strain an tenacity, mittelpreisig)
IM (intermediate modulus)

276
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Was sind Vor/Nachteile von HM, HST und IM Kohlenstofffasern?

HM:
Entstehen bei bis zu 3000°C.
Vorteil: zweifacher E-Modul von Stahl
Nachteil: teuer, geringe Bruchdehnung

HST:
Vorteil: hohe Festigkeit und Bruchdehnung
Nachteil: mittlerer E-Modul, mittlerer Preis

IM:.
In Bezug auf Festigkeit und Steifigkeit ein Kompromiss zwischen HM und HST.

277
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Was sind die wichtigsten Eigenschaften von Kohlestofffasern im Bezug auf ihre explizite Anwendung in FVK?

negativer Wärmeausdehnungskoeffizient in Faserrichtung
elektrische Leitfähigkeit
hohe Temperaturbeständigkeit
chemische Beständigkeit

278
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Wie werden Aramidfasern hergestellt und was sind ihre Eigenschaften?

Aramidfasern sind...

hochmodulig
hohe thermische Stabilität
hohe Festigkeit
hohe Steifigkeit
hohe Schlagzähigkeit
flammfest/selbstlöschend
negativer Wärmeausdehnungskoeffizient
empfindlich für Druck/Wasser

Sie werden aus Amidgruppen (CONH) und aromatischen Ringen aufgebaut. Polyamid wird aufgelöst, versponnen und gestreckt. Dadurch wird in Faserrichtung orientiert und anschließend kristallisiert.

279
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Welche beiden Eigenschaften sind für eine optimale FVK-Auslegung besonders wichtig?

Besonders wichtig sind Haftung und mechanische Verträglichkeit von Faser und Matrix.

280
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Wie bezeichnet man die Haftverbesserer der Verstärkungsfasern und wozu dienen sie?

Glas/Kohlenstofffaser: Schlichte
Aramidfaser: Avivagen

Sie dienen als...

Schutzschicht
chemisch bindende Zwischenschicht

281
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Welche vier Lieferarten von Verstärkungsfasern gibt es?

Rovings
Vliese
Gewebe
Gelege

Dabei werden Filamente aufgrund ihres geringen Durchmessers (wenige Mikrometer) immer zu Fäden zusammengefasst.

282
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Was sind Rovings und wo werden sie häufig verwendet?

Rovings sind paralelle Faserstränge aus mehreren Fäden.
Eine wichtige Größe ist das bei die Garnfeinheit (Titer), welche die Masse einer Faser pro Länge angibt. ( T = m / L )

Verwendet für:

Faserwickeltechnik
Faserflechttechnik
Pultrusionsverfahren (Strangziehverfahren)

283
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Was sind Vliese und wo werden sie häufig verwendet?

Vliese (Wirrfasermatten) bestehen aus flächig abgelegten ungeordneten Fasern mit einer Länge von ca. 5 cm.
Diese werden mit einem Bindemittel verklebt.

Die mechanischen Eigenschaften sind relativ schlecht.

Finden vorrangig bei Pressformmassen (SMC, GMT) Verwendung.

284
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Was sind Gewebe und Geflechte und wo werden sie häufig verwendet?

Gewebe und Geflechte haben ein hohe Drapierbarkeit und sind deshalb von großer Bedeutung für...

kompliziertere Geometrien / großflächige Bauteile
Handlaminierverfahren
Injektionsverfahren
Infusionsverfahren

285
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Wie werden Gelege hergestellt und was sind besondere Eigenschaften?

Bei Gelegen werden die Verstärkungsfasern parallel gelegt und durch Wirkfäden oder Klebungen fixiert.

Die Drapierbarkeit ist schlecht, jedoch können optimale Verstärkungsrichtungen direkt berücksichtig werden.

286
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Was ist Prepreg?

Verstärkungsfasern können als Prepreg bezogen werden.

Dann sind die Fasern bereits mit einer Matrix imprägniert.
Der Verarbeiter muss dann nur noch die Form vorgeben und das Reaktionsharz/den Thermoplast aushärten.

287
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Welche vier Aufgaben übernimmt die Matrix von FVK?

Fixierung der Fasern (Geometrie)
Kraftübertragung
Stützen bei Druck (Stabilität)
Schutz vor Umwelt (Feuchte, Chemie...)

288
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Welche vier Kunststoffe sind die am meisten verwendeten Duroplaste im Berich FVK?

Polyesterharze (UP) -> günstig
Vinylesterharz (VE) -> teurer, chemiebeständig
Epoxidharze (EP) -> für hohe mech. Beanspruchung
Phenolharze (PF) -> billigster, temperaturbeständig

289
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Welche Vor/Nachteile haben Thermoplaste gegenüber Duroplasten bei der Verwendung als Matrix für FVK?

Vorteile:

wesentlich höhere Bruchdehnung
hohes Energieabsorptionsvermögen
große Variation der Eigenschaften/Preise

Nachteile:

starke Neigung unter Last zu kriechen

290
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Welche drei Arten von Harzsystemen gibt es?

kalthärtend
warmhärtend
lichthärtend

291
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Wodurch zeichnen sich langfaserverstärkte Kunststoffe aus und wie wirkt die Faserlänge auf Steifigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit?

Langfaserverstärkte Kunststoffe zeichnen sich durch...

hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit aus.
Fasern mit guten mech. Eigenschaften aus.
eine Matrix mit mäßigen mech. Eigenschaften aus.

292
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Was ist eine UD-ES?

Eine unidirektionale Einzelschicht.
Dies ist ein FVK Verstärkungsstoff dessen Fasern parallel in nur eine Richtung gelegt sind.

Dadruch sind die Eigenschaft in eine Richtung faserdominiert und senkrecht matrixdominiert.

293
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Wie verhalten sich E-Modul und Festigkeit einer unidirektionalen Einzelschicht (FVK) in Bezug auf den Belastungswinkel?

294
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Wie sieht das Spannungs/Dehnungsdiagramm einer faserparallel/fasersenkrecht belasteten unidirektionalen Einzelschicht (FVK) aus?

295
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Wie sind Faservolumengehalt und Fasergewichtsgehalt definiert und wie hängen sie zusammen?

Faservorlumengehalt:
Mengenverhältnis von Verstärkungs- zum reinen Matrixmaterial.

Fasergewichtsgehalt:
Kann aus den Komponentengewichten bestimmt werden.

: Faservolumengehalt

: Fasergewichtsgehalt

296
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Wie verhalten sich unidirektionale Einzelschichten (FVK) in einer Parallel/Reihenschaltung?

297
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Welche vier Kennwerte einer unidirektionalen Einzelschicht (FVK) müssen bekannt sein um die mechanischen Eigenschaften hinreichend genau beschreiben zu können?

: Steifigkeit parallel zur Faserrichtung
: Steifigkeit senkrecht zur Faserrichtung
: Schubmodul
: Querkontraktionszahl

Formeln befinden sich auf S.116 (Auflage 8)

298
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Was ist der, unter dem Leichtbauauspekt, ungünstigste Fall einer Laminatkonstruktion (FVK)?

Ein sogenanntes quasi-isotropes Laminat, welches aus vielen Faserschichten (gleiche Dicke) mit allen möglichen Richtungen besteht.

299
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Ordne glasfaserverstärkte Kunststoffe (SMC, GMT, GFK-Gelege, GFK-Gewebe, GFK-UD) nach E-Modul und Faservolumengehalt.

300
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Welche sechs Punkte muss man bei der Konstruktion beachten?

Produktanforderungen
Lösungskonzepte
Werkstoffe und Herstellung
Fertiguns- und Gebrauchsrisiken
Herstell- und Betriebskosten
ökologische Aspekte

301
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Welche vier Schritte durchläuft der Entwicklungsprozess von Kunststoffprodukten?

302
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Unter welchen acht Gesichtspunkten sollten neue Kunststoffprodukte bewertet werden?

Stand der Technik
Machbarkeit
benötigte Zeit für Umsetzung
bereits eingesetze Technologie
Attraktivität
Risiko
Patentsituation
Förderchancen

303
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Welche Schritte umfasst die Konzeptphase des Konstruktionsprozesses?

1. Pflichtenheft erstellen
2. Funktionsstrukturanalyse anfertigen
3. Lösungssuche für Teilfunktionen
4. Kombination zu Produktkonzepten
5. Technisch/wirtschaftliche Bewertung

304
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Welche drei Hilfsmittel zur Auswahl des Werkstoffs im Konstruktionsprozess gibt es?