im Dialog - Freudenberg Forschungsdienste SE & Co. KG
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Ausgabe 3 / 2006<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de<br />
Element-Verteilungsbilder am Querschliff einer<br />
Gummi/Metall-Verbindung.<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Seite<br />
Kolumne 2<br />
Kompetenz Schadensanalyse 3<br />
Strukturmechanik und<br />
Strömungsdynamik 4<br />
Gummi/Metall-Bauteile 6<br />
Mitarbeiter 14<br />
Seminare der FFD 16<br />
ffd.<strong>im</strong>dialog@freudenberg.de<br />
www.forschungsdienste.de
Seite 2<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Liebe Geschäftsfreunde,<br />
die Fußballweltmeisterschaft ist vorbei und es scheint mir angebracht, sich mit<br />
diesem Phänomen einmal auseinander zu setzen. Wenn wir die Monate vor und<br />
die Wochen während der Weltmeisterschaft Revue passieren lassen, so müssen<br />
wir uns fragen, was ist da eigentlich passiert? In einem Land, bekannt dafür, dass<br />
es so gerne seine Probleme auskostet - auf einmal dieser Opt<strong>im</strong>ismus! Hofften<br />
alle nach den vorbereitenden Freundschaftsspielen, dass Deutschland wenigstens<br />
ins Achtelfinale kommt, wurden auf einmal Weltmeisterträume wach.<br />
Auch wenn Deutschland nicht Weltmeister wurde, mit der St<strong>im</strong>mung <strong>im</strong> Land, mit<br />
dem genialen Slogan „Die Welt zu Gast bei Freunden” und dem Handeln danach,<br />
hat Deutschland unendlich viel an Reputation in der Welt gewonnen.<br />
Liegt es da nicht nahe, zu fragen, warum uns dieser Aufbruch in den Firmen nicht<br />
gelingt? Wie gelang Klinsmann das alles mit einer Mannschaft, der man nichts<br />
zutraute? Klinsmann redete nicht über Motivation, er entschuldigte sich nicht mit<br />
der schlechten Leistung anderer. Wenn Deutschland verlor, dann verlor er. Er<br />
definierte das Ziel, machte deutlich, dass er als Person für dieses Ziel steht und<br />
dass er die Verantwortung für das Erreichen dieses Zieles als Person übern<strong>im</strong>mt.<br />
Nicht ein Herr Lehmann, Herr Klose oder so, nein er ist verantwortlich. Er gab<br />
unbeirrt die Richtung vor, traf unpopuläre Entscheidungen und ließ sich dafür<br />
besch<strong>im</strong>pfen. Neudeutsch: er übernahm Leadership. Und das spürten alle, ob die<br />
Spieler, die Menschen <strong>im</strong> Stadion oder am Bildschirm. Dieses kompromisslose<br />
Eintreten, diese kompromisslose Übernahme der Verantwortung ohne Rückabsicherung<br />
hielt der Mannschaft den Rücken frei und führte zur Selbstmotivation<br />
der Spieler. Bei den Zuschauern hingegen bewirkte dies zunächst Respekt und<br />
Achtung und führte später zur Begeisterung für einen Menschen, dem man nicht<br />
unterstellt, dass das Geld, das Prestige, der eigene Vorteil <strong>im</strong> Vordergrund stehen,<br />
sondern ein Ziel, eine Vision, die er unbeirrt verfolgt.<br />
Ich würde mir auch in der Industrie mehr Führungskräfte wünschen, die führen<br />
und nicht managen, die bereit sind, Risiko zu übernehmen, für neue Produkte,<br />
neue Technologien, neue Märkte. Wie das neue Kl<strong>im</strong>a, die neue Kultur, die in<br />
Deutschland während der Weltmeisterschaft aufblühte, kommt Firmenkultur, kommt<br />
Innovationskultur nicht von irgendwo her, sie resultiert aus Vorbild, aus Leadership.<br />
Die Weltmeisterschaft hat mir gezeigt, dass es uns in der Industrie, in der Verwaltung<br />
und wo auch <strong>im</strong>mer, noch nicht gelingt, die in Deutschland vorhandenen und sichtbar<br />
gewordenen Ressourcen zu heben; eigentlich war die WM eine hoffnungsvolle<br />
Aufforderung, das Ganze neu anzugehen.<br />
Ihr<br />
Dr. Thomas Barth<br />
ffd.<strong>im</strong>dialog@freudenberg.de<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
Kompetenz auf dem Gebiet der Schadensanalyse<br />
Nachdem sie durch ihre Habilitation die Lehrerlaubnis für das Fach „Kunststofftechnik”<br />
erworben hat, ihre Habilitationsschrift auch noch mit dem Wilfried-<br />
Ensinger-Preis ausgezeichnet wurde und sie somit höchste akademische Weihen<br />
erhalten hat, ist ihr nun eine recht praxisnahe Anerkennung zuteil geworden: Frau<br />
Dr.-Ing. habil. Sonja Pongratz ist seit dem 26. April 2006 öffentlich bestellte und<br />
vereidigte Sachverständige der IHK Rhein-Neckar auf dem Gebiet der Kunststoff-Schadensanalyse.<br />
Wir gratulieren ihr ganz herzlich dazu und wollen nicht verbergen, dass wir auch<br />
stolz darauf sind, sie als Kollegin in den <strong>Forschungsdienste</strong>n zu haben.<br />
Bild: Dr. Sonja Pongratz (2. v. r.) mit der Bestellungsurkunde bei der Vereidigung in der<br />
IHK Rhein-Neckar<br />
Einen Eindruck unserer Kompetenz in der Schadenanalyse gewinnen Sie<br />
sicherlich <strong>im</strong> Seminar „Schadensanalyse an Kunststoffbauteilen” mit praktischen<br />
Demonstrationen und einem Praktikum zur Schadensanalyse am<br />
28. + 29.11.2006 bei den <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong>n (siehe Seite 16).<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de<br />
Seite 3<br />
Ihre Ansprechpartnerin<br />
zu diesem Thema:<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Dr. Sonja Pongratz<br />
Schadensanalyse<br />
Tel: 0 62 01 - 80 60 95<br />
Fax: 0 62 01 - 88 60 95<br />
sonja.pongratz@freudenberg.de
Seite 4<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Strukturmechanik und Strömungsdynamik - zwei getrennte Welten?<br />
S<strong>im</strong>ulationen mit der Finite-Element-Methode werden schon seit vielen Jahren zur<br />
Lösung von strukturmechanischen Problemen eingesetzt. Diese Methoden werden<br />
<strong>im</strong>mer dann zu Rate gezogen, wenn aufgrund einer komplizierten Geometrie, eines<br />
komplexen Werkstoffverhaltens oder mehrachsiger Belastungen einfache, analytische<br />
Berechnungsformeln nicht mehr genügen, um das Verhalten von Bauteilen<br />
ausreichend genau zu beschreiben.<br />
Der Einsatz numerischer S<strong>im</strong>ulationsverfahren ist natürlich nicht beschränkt auf<br />
Festkörper. Ein ähnliches Verfahren, die Finite-Volumen-Methode, wird verwendet,<br />
um das Verhalten von flüssigen und gasförmigen Medien zu beschreiben, Stoffen<br />
also, die sich unter Belastung <strong>im</strong>mer weiter verformen können. Auch dieses<br />
S<strong>im</strong>ulationsverfahren (Strömungss<strong>im</strong>ulation) wird schon seit einigen Jahren erfolgreich<br />
eingesetzt.<br />
Für beide S<strong>im</strong>ulationsarten arbeiten in der Abteilung CAE, seit diesem Jahr unter<br />
der Leitung von Dr. Oliver Häusler, Spezialisten, die nahezu alle Fragen der Kunden<br />
beantworten können. So werden beispielsweise für strukturmechanische S<strong>im</strong>ulationen<br />
je nach Anforderung unterschiedlichste Werkstoffmodelle verwendet. Diese<br />
Materialmodelle, zum Teil in Kundenprojekten mit anderen <strong>Freudenberg</strong>-Gesellschaften<br />
entstanden, beschreiben das Verhalten von Werkstoffen deutlich genauer<br />
als die kommerziell verfügbaren Modelle. Auch <strong>im</strong> Bereich der Strömungss<strong>im</strong>ulationen<br />
finden solche <strong>Freudenberg</strong>-Entwicklungen statt. Mittlerweile ist es<br />
sogar möglich, nicht nur den Füllvorgang eines Werkzeuges <strong>im</strong> Spritzguss-Prozess<br />
zu s<strong>im</strong>ulieren, sondern auch den Vernetzungsprozess, der bereits während des Füllvorganges<br />
starten kann, bis zur vollständigen Vernetzung des Bauteiles. Somit sind<br />
genaue Aussagen über Heizzeiten und den Werkstoffzustand <strong>im</strong> Bauteil möglich.<br />
In letzter Zeit tauchen <strong>im</strong>mer häufiger Fälle auf, in denen sowohl das strukturmechanische<br />
Verhalten des Elastomerbauteils als auch das strömungsdynamische<br />
Verhalten des Mediums, gleichzeitig in einer S<strong>im</strong>ulation zu berücksichtigen sind –<br />
sie also nicht mehr entkoppelt voneinander betrachtet werden können.<br />
Wenn das mechanische Verhalten des Bauteils Einfluss auf die Strömungsdynamik<br />
des Fluids und umgekehrt die Strömungsdynamik des jeweiligen Fluids Einfluss<br />
auf das mechanische Verhalten des Bauteils hat, spricht man von gekoppelten Problemen.<br />
In diesen speziellen Fällen hat sich das Schlagwort „Fluid-Struktur-Kopplung”,<br />
bzw. „Fluid Structure Interaction (FSI)” eingebürgert. Beispiele für solche Anwendungen<br />
sind Membranen (durch die Druckverteilung auf der Membran ändert sich<br />
die Verformung) und Hydrolager (der Strömungsprozess <strong>im</strong> Kanal hat Rückwirkung<br />
auf das mechanische Verhalten von Membran und Tragfeder). Auch der Kollaps<br />
einer Filterfalte unter dem Druck des anströmenden Mediums fällt in diese<br />
Klasse.<br />
Um solche Fragen zu beantworten, wird <strong>im</strong> Laufe dieses Jahres eine Methode getestet,<br />
die Ergebnisse aus der strukturmechanischen S<strong>im</strong>ulation auf die Strömungss<strong>im</strong>ulation<br />
und zurück überträgt, so dass wir voraussichtlich ab 2007 solche Probleme<br />
mit vorhandener Software lösen können.<br />
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Für einen besonderen Fall, der die Situation <strong>im</strong> Spalt unter der Dichtkante einer<br />
Dichtung (z. B. Kolbendichtung, siehe Abb. 1) oder <strong>im</strong> Schmierspalt eines Wälzlagers<br />
beschreibt geht das so nicht mehr. Hier handelt es sich um ein „stark” gekoppeltes<br />
Problem zwischen Strömungs- und Strukturmechanik.<br />
Um dieses Spezialproblem zu lösen, haben wir in der CAE eine eigene Software<br />
entwickelt.<br />
Angewendet wird sie derzeit zur Entwicklung des Dichtprofils von Nutringen (MFF)<br />
und zur Entwicklung von Schmierstoffen (Klüber). Aber natürlich lässt sich hiermit<br />
das Verhalten des Schmierspaltes bei allen dynamisch belasteten Dichtungen<br />
untersuchen. Als Resultat solcher S<strong>im</strong>ulationen ergeben sich unter anderem die<br />
Höhe des Schmierspaltes, die Temperaturen des Mediums <strong>im</strong> Schmierspalt und der<br />
Strömungszustand unter der Dichtkante (siehe Abb. 2). Somit kann beurteilt werden,<br />
ob eine Dichtung Medium nach außen fördert und wie hoch die Leckage ist!<br />
Abbildung 1: Kolbenstangendichtung mittels eines Nutrings.<br />
Abbildung 2: Strömungszustand des Mediums unter der Dichtkante aus Abb. 1 (stark<br />
erhöht dargestellt). Gleiche Farben entsprechen gleicher Strömungsgeschwindigkeit.<br />
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Seite 5<br />
Ihr Ansprechpartner<br />
zu diesem Thema:<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Dr. Oliver Häusler<br />
<strong>Co</strong>mputer Aided Engineering<br />
Leitung<br />
Tel: 0 62 01 - 80 63 65<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 84<br />
oliver.haeusler@freudenberg.de<br />
Andreas Gropp<br />
<strong>Co</strong>mputer Aided Engineering<br />
Tel: 0 62 01 - 80 43 48<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 84<br />
andreas.gropp@freudenberg.de
Seite 6<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Schadensanalyse an Gummi/Metall-Bauteilen<br />
Für best<strong>im</strong>mte Anwendungen muss der Werkstoff Gummi mit Metall verstärkt und<br />
in Form gehalten werden. Solche Bauteile aus Gummi und Metall werden beispielsweise<br />
<strong>im</strong> Fahrzeugbau für alle schwingungsdämpfenden Bauteile (Motoraufhängung,<br />
Stoßdämpfer, Lager, usw.) verwendet. Sie werden hergestellt, indem vorbehandelte<br />
Formteile aus Metall und die Gumm<strong>im</strong>ischung unter vulkanisierenden<br />
Bedingungen (d. h. unter Anwendung von Druck und Temperatur) mit einem Bindemittel<br />
(Cement) oder einem Bindemittelsystem (Pr<strong>im</strong>er und <strong>Co</strong>ver) verklebt<br />
werden (Abbildung 1). So entstehen äußerst feste und alterungsbeständige Gummi/<br />
Metall-Verbunde.<br />
Abbildung 1: Verlauf der Herstellung eines Gummi-/Metall-Bauteils (links) und<br />
Schnitt durch einen Gummi/Metall-Verbund (rechts).<br />
Bei Gummi/Metall-Verbunden gibt es genau zwischen dem weichen Gummi und<br />
dem harten Metall eine Grenzschicht, die einerseits eine große Bewegung des Gummis<br />
aufnehmen muss, andererseits aber starr an das Metall angebunden ist. Aufgrund<br />
dieses abrupten Übergangs treten örtlich sehr große Spannungen auf, die<br />
durch die Bindung aufgenommen werden müssen. Besonders stark wirkt sich dieser<br />
Effekt aus, wenn eine geometrische Kerbe eine Spannungskonzentration erzeugt<br />
(keine klebgerechte Gestaltung), z. B. weil die Außenkanten des Gummis<br />
be<strong>im</strong> Übergang vom Gummi zum Metall nicht verrundet sind. Fakt ist, dass die an<br />
Gummi/Metall-Bauteilen auftretenden Schäden zu einem großen Anteil auf<br />
Bindungsprobleme zwischen dem Gummi und dem Metall zurückzuführen sind.<br />
Schon jetzt betrifft etwa jeder fünfte Schadensfall in der Abteilung Schadensanalyse<br />
die Verbindung von Gummi und Metallteilen und die Anzahl der Fälle weist eine<br />
weiter ansteigende Tendenz auf. Um auch in diesem Bereich eine effiziente<br />
Schadensanalyse betreiben zu können, wurde die Abteilung durch Hr. Dr. Ballhorn<br />
(zuvor Oberflächentechnik) speziell für diese Bindungsprobleme erweitert.<br />
Somit ist eine schnelle Schadensanalyse gewährleistet und auch für externe Kunden,<br />
deren Anteil derzeit bei etwa 33% aller Schadensanalysen an Gummi/Metall-<br />
Bauteilen liegt, steht ausreichend Kapazität zur Verfügung.<br />
Die Ursache von Schäden an der Gummi/Metall-Grenzschicht kann <strong>im</strong> Bereich der<br />
Herstellung und Verarbeitung (Herstellungsfehler), der Konstruktion (ungünstige<br />
Geometrie), der Belastung (Überlast) und der Alterung (auch Korrosion) liegen.<br />
Manchmal überlagern sich auch mehrere Faktoren. Trotzdem kann das Versagen<br />
von Gummi/Metall-Verbunden häufig schlüssig aufgeklärt werden. Darauf wird in<br />
den nächsten Kapiteln eingegangen.<br />
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1. Vorgehen bei Bindungsausfällen an Gummi/Metall-Bauteilen<br />
Liegt bei einem Gummi/Metall-Bauteil ein Schadensfall an der Grenzfläche zwischen<br />
Gummi und Metall vor (Abbildung 2), muss zunächst das genaue Bruchbild<br />
geklärt werden, um die weitere Vorgehensweise bei der Ursachenfindung festzulegen.<br />
Abbildung 2: Beispiel für einen Schadensfall an der Grenzschicht zwischen Gummi und<br />
Metall bei einem Gummi/Metall-Bauteil. Für die Aufnahme wurde die nicht haftende<br />
Gummischicht abgehoben.<br />
Mögliche Bruchbilder sind in Abbildung 3 schematisch dargestellt und ergeben<br />
sich aus dem jeweiligen Aufbau des Gummi/Metall-Verbundes.<br />
Abbildung 3: Mögliche Bruchbilder bei einem Gummi/Metall-Bauteil.<br />
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Für eine erste Schadensbetrachtung verwendet man ein Stereomikroskop, aber das<br />
genaue Bruchbild wird am sichersten anhand von Untersuchungen an Querschliffen<br />
oder -schnitten mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) ermittelt. Die Proben<br />
müssen dafür sehr sorgfältig und vorsichtig aus dem Bauteil herauspräpariert werden.<br />
Am Querschliff oder -schnitt kann auch die Schichtdicke des Bindemittelfilms<br />
best<strong>im</strong>mt werden und mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (oder<br />
EDX: energy dispersive X-ray analysis) kann untersucht werden, ob tatsächlich<br />
das vorgesehene Bindemittel appliziert wurde.<br />
Meistens kommt es nicht zu einem vollständigen Versagen zwischen den Grenzflächen.<br />
Deshalb kann fast <strong>im</strong>mer an einer Gutstelle mit Restgummihaftung überprüft werden,<br />
ob alle Verfahrensschritte (Metallvorbehandlung, Applikation des Bindemittels)<br />
durchgeführt wurden. Mittels REM-EDX Analysen können die in der REM-<br />
Aufnahme zu erkennenden Schichten sicher zugeordnet werden (Abbildung 4).<br />
Abbildung 4: REM-Aufnahme eines Querschliffs durch einen Gummi/Metall-Verbund<br />
(oben) und die dazugehörigen EDX-Analysen (unten). Auf eine EDX-Analyse des<br />
metallischen Werkstoffs und des Gummis wurde in diesem Fall verzichtet.<br />
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2. Metall-Pr<strong>im</strong>er-Fehler (MP)<br />
Im weiteren Verlauf wird der Querschliff an einer fehlerhaften Stelle mit einer Gutstelle<br />
verglichen. In Abbildung 5 ist ein Fall dargestellt, bei dem es zu einer Ablösung<br />
des Pr<strong>im</strong>ers vom Metall gekommen ist (MP-Fehler). <strong>Co</strong>ver und Pr<strong>im</strong>er können<br />
auf der gummiseitigen Trennfläche nachgewiesen werden.<br />
Abbildung 5: Beispiel für ein MP-Fehler (Ablösung des Pr<strong>im</strong>ers vom Metall).<br />
Bei einem MP-Fehler liegt es nahe, die Ausfallursache <strong>im</strong> Herstellungsprozess zu<br />
suchen. Vor der Applikation des Bindemittels müssen die Metallteile in ihre endgültige<br />
Form gebracht werden. Dabei werden Gleit- oder Stanzmittel eingesetzt,<br />
die in die Metalloberfläche eingearbeitet werden können. Für den Transport werden<br />
dann häufig noch Korrosionsschutzöle aufgebracht. Das führt dazu, dass ein<br />
metallisches Formteil bei Anlieferung einen Oberflächenaufbau hat, wie in Abbildung<br />
6 dargestellt.<br />
Abbildung 6: Oberflächenaufbau eines metallischen Werkstoffs bei Anlieferung.<br />
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong>
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Die Metalle müssen also vor dem Bindemittelauftrag unbedingt gereinigt und vorbehandelt<br />
werden. Als Vorbehandlung kommen vor allem mechanische Verfahren<br />
wie das Strahlen mit geeignetem Strahlgut oder chemische Prozesse wie Beizen<br />
oder Phosphatieren in Frage (Abbildung 7).<br />
Abbildung 7: Verlauf und Methoden der Oberflächenbehandlung metallischer Substrate.<br />
Bei einem MP-Fehler sollte deshalb zuerst geklärt werden, ob das richtige Metall<br />
mit der richtigen Oberflächenvorbereitung, -vorbehandlung und -nachbehandlung<br />
eingesetzt wurde und ob es Hinweise auf Verschmutzungen (Fette, Öle) gibt.<br />
Eine weitere Schadensursache für einen MP-Fehler kann beispielsweise auch ein<br />
Korrosionsangriff sein. In Abbildung 8 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem sich die<br />
Verzinkung des metallischen Grundwerkstoffs aufgelöst hat. Dadurch ist es dann<br />
zur Ablösung des Gummis zusammen mit dem Pr<strong>im</strong>er und dem <strong>Co</strong>ver vom Grundwerkstoff<br />
gekommen.<br />
Abbildung 8: Beispiel für einen MP-Fehler nach Korrosionsangriff<br />
(Auflösen der Verzinkung).<br />
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3. Rubber-<strong>Co</strong>ver-Fehler (RC)<br />
Wenn ein Fehler zwischen Bindemittel und Gummi (RC-Fehler) festgestellt wird<br />
(Abbildung 9), sollte der Schwerpunkt auf der Untersuchung des Gummiwerkstoffs<br />
liegen.<br />
Abbildung 9: Beispiel für einen RC-Fehler (Ablösung des Gummis vom <strong>Co</strong>ver).<br />
In diesem Fall muss geklärt werden, ob der richtige Gummiwerkstoff in der richtigen<br />
Zusammensetzung eingesetzt wurde und ob der Gummi vollständig ausvulkanisiert<br />
wurde. Fließlinien <strong>im</strong> Gummi können auf eine Verschmutzung des mit<br />
Bindemittel beschichteten Metallteils vor der Vulkanisation hindeuten oder, dass<br />
der Gummi schon während des Fließens anvulkanisiert ist. Wenn so ein Bruchbild<br />
nach dem Feldeinsatz des Bauteils auftritt, sollte außerdem geklärt werden, ob sich<br />
die Eigenschaften des Gummiwerkstoffs durch den Einsatz verändert haben (Alterung,<br />
Quellung).<br />
4. Herstellungsfehler<br />
Die Auswirkung, die das ungenügende Aufrühren eines pigmentierten Bindemittels<br />
hat, ist exemplarisch in Abbildung 10 für den Pr<strong>im</strong>er (links) und den <strong>Co</strong>ver (rechts)<br />
dargestellt.<br />
Abbildung 10: Beispiel für Verarbeitungsfehler (Inhomogenität <strong>im</strong> Pr<strong>im</strong>er oder <strong>im</strong> <strong>Co</strong>ver,<br />
weil sich Füllstoffe abgesetzt haben).<br />
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
5. Besondere REM-Analysetechniken<br />
Wenn die Fehlerbilder nicht so klar erkennbar sind, wie in den dargestellten Beispielen,<br />
können spezielle REM-Analysetechniken, wie der so genannte Line-Scan<br />
(Abbildung 11) oder die Aufnahme von Verteilungsbildern (Abbildung 12) weiterhelfen.<br />
Der mit REM-EDX analysierte Bereich kann so von einem Punkt über eine<br />
Linie (Line-Scan) auf eine Fläche (Verteilungsbild) ausgedehnt werden. Der Gummi/Metall-Verbund,<br />
der in den Abbildungen 11 und 12 dargestellt ist, hat folgenden<br />
Aufbau:<br />
Schicht charakterisiert durch die Elemente<br />
Gummi Kohlenstoff (C)<br />
<strong>Co</strong>ver Chlor (Cl) und Silizium (Si)<br />
Pr<strong>im</strong>er Titan (Ti) und Chlor (Cl)<br />
Zinkphosphat Zink (Zn) und Phosphor (P)<br />
Metall Eisen (Fe)<br />
Abbildung 11: Line-Scan am Querschliff einer Gummi/Metall-Verbindung.<br />
Abbildung 12: Verteilungsbilder am Querschliff einer Gummi/Metall-Verbindung.<br />
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6. Weitere Analysemethoden<br />
Obwohl in diesem Artikel ausschließlich über die Möglichkeiten berichtet wird,<br />
die die Rasterelektronenmikroskopie bietet, müssen zur Aufklärung der Schadensursache<br />
an Gummi/Metall-Bauteilen natürlich auch andere Untersuchungs- und Analysemethoden<br />
eingesetzt werden. Besonders hilfreich hierbei sind die Lichtmikroskopie<br />
und die weiteren in Abbildung 13 aufgeführten oberflächenanalytischen<br />
Methoden.<br />
Abbildung 13: Wichtige oberflächenanalytische Methoden, die zur Schadensaufklärung<br />
eingesetzt werden: Kontaktwinkelmessungen, REM: Rasterelektronenmikroskopie und<br />
EDX: Mikrobereichsanalyse mit Energiedispersiver Röntgenanalyse,<br />
XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy, IR: Infrarotspektroskopie,<br />
Raman: Raman-Spektroskopie.<br />
7. Fazit<br />
Durch eine umfassende Aufklärung und Bewertung eines Gummi/Metall-Schadens<br />
kann das Versagen von Gummi/Metall-Verbunden meistens schlüssig aufgeklärt<br />
werden. Die Abteilung Schadensanalyse übern<strong>im</strong>mt gerne die Aufklärung Ihrer Schäden<br />
und gewährleistet eine schnelle und effiziente Analyse der Bindungsprobleme.<br />
Impressum<br />
Herausgeber: <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong>, D-69465 Weinhe<strong>im</strong><br />
Redaktionsleitung: Ulrike Kast<br />
Redaktion: Lars Gerding, Dr. Markus Grass, Maike Kreichgauer, Dr. Kristina Margarit-Puri<br />
Gestaltung: Ehret Design, www.ehretdesign.de<br />
Seite 13<br />
Ihr Ansprechpartner<br />
zu diesem Thema:<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Dr. Michael Ballhorn<br />
Schadensanalyse<br />
Tel: 0 62 01 - 80 35 00<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 63<br />
michael.ballhorn@freudenberg.de<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
Seite 14<br />
<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Neue Mitarbeiter<br />
Patrick Martini<br />
<strong>Co</strong>mputer Aided Engineering<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 70 69<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 84<br />
patrick.martini@freudenberg.de<br />
Dr. Andreas Pfrang<br />
Abteilung Mikroskopie<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 68 97<br />
Fax: 0 62 01 - 88 68 97<br />
andreas.pfrang@freudenberg.de<br />
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
mein Name ist Patrick Martini. Ich bin seit dem 01.06.06 als Berechnungsingenieur<br />
mit Schwerpunkt Strömungss<strong>im</strong>ulation in der Abteilung „<strong>Co</strong>mputer Aided Engineering“<br />
der <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> tätig und möchte an dieser Stelle die<br />
Gelegenheit nutzen, mich kurz vorzustellen.<br />
Ich habe an der Universität Karlsruhe die Fachrichtung „Allgemeiner Maschinenbau“<br />
studiert. Während des Studiums konnte ich bereits erste Erfahrungen <strong>im</strong> Einsatz<br />
numerischer Berechnungswerkzeuge (FEM/CFD) zur Lösung unterschiedlichster<br />
technischer Fragestellungen sammeln. Meine Diplomarbeit habe ich bei der<br />
Firma BMW-Rolls-Royce (heute Rolls-Royce Deutschland), einem Hersteller von<br />
Flugtriebwerken absolviert. Hier beschäftigte ich mich mit der numerischen Berechnung<br />
des konjugierten Wärmeübergangs an Brennkammerwänden.<br />
Nach meinem Studium war ich als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für<br />
Thermische Strömungsmaschinen der Universität Karlsruhe angestellt. Im Rahmen<br />
des europäischen Forschungsprojektes AITEB habe ich mich während dieser Zeit<br />
schwerpunktmäßig mit der Filmkühlung thermisch hochbelasteter Turbinenschaufelhinterkanten<br />
befasst. Neben exper<strong>im</strong>entellen Untersuchungen <strong>im</strong> Heißwindkanal<br />
kam auch hier wiederum die numerische Strömungss<strong>im</strong>ulation auf vielfältige Weise<br />
zum Einsatz.<br />
Den <strong>im</strong> Rahmen dieses Projektes gewonnenen Erkenntnissen widmet sich auch meine<br />
Dissertation, deren schriftliche Fertigstellung mich <strong>im</strong> Augenblick noch das eine<br />
oder andere Wochenende an alter Wirkungsstätte weilen lässt.<br />
Aus diesem Grunde kommen weitere Hobbys wie beispielsweise das Jollensegeln<br />
derzeit leider etwas zu kurz.<br />
Bereits jetzt kann ich sagen, dass mir die äußerst interessante Arbeit <strong>im</strong> Kreise<br />
meiner neuen Kollegen viel Spaß macht, und ich mich weiterhin auf eine sehr gute<br />
Zusammenarbeit mit Ihnen allen freue.<br />
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
ich bin Andreas Pfrang und seit Mai 2006 in der Abteilung Mikroskopie <strong>im</strong> Bereich<br />
Rasterelektronenmikroskopie und konfokale Raman-Mikroskopie tätig.<br />
Nach meinem Physik-Studium an der Universität Würzburg und der University of<br />
Texas in Austin wechselte ich an die Universität Karlsruhe. Dort untersuchte ich <strong>im</strong><br />
Rahmen meiner Promotion schwerpunktmäßig Kohlenstoffwerkstoffe wie<br />
pyrolytische Kohlenstoffbeschichtungen und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Komposite.<br />
Hierbei setzte ich neben Rastersondenmethoden die optische, auch konfokale,<br />
Mikroskopie in Kombination mit begleitenden S<strong>im</strong>ulationsrechnungen ein. Darüber<br />
hinaus übernahm ich sowohl wissenschaftliche als auch administrative Aufgaben<br />
<strong>im</strong> Kompetenznetz „Funktionelle Nanostrukturen Baden-Württemberg“ und<br />
<strong>im</strong> DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN).<br />
Im Februar haben sich mit der Geburt meines Sohnes die privaten Aktivitäten deutlich<br />
verändert. Aber auch jetzt finde ich noch Zeit für Volleyball und treffe mich<br />
gerne mit Freunden zum Brettspiel.<br />
Ich bedanke mich für die freundliche Aufnahme bei FFD und freue mich auf die<br />
kommenden Aufgaben.<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
mein Name ist Michael Roth. Seit Mai dieses Jahres bin ich Mitarbeiter in der<br />
Abteilung Fasern und Kunststoffe. Mein Chemiestudium habe ich an der Universität<br />
Mainz mit dem Schwerpunkt Makromolekulare Chemie absolviert. In dieser<br />
Zeit konnte ich auch durch einen Forschungsaufenthalt in den USA erste Auslandserfahrungen<br />
<strong>im</strong> Bereich der Polymere sammeln. Nach dem Studium wechselte ich<br />
zur Promotion an das Deutsche Kunststoff Institut in Darmstadt. Während meiner<br />
Promotion befasste ich mich mit der Synthese und Charakterisierung von oligomeren<br />
und polymeren Halbleitern für den Einsatz in organischen Feldeffekttransistoren.<br />
In meiner Freizeit fahre ich gerne Renn- und Crossrad und gehe häufig wandern.<br />
Bei schlechtem Wetter lese ich gerne Bücher oder versuche mich als Koch.<br />
Ich freue mich darauf mein Wissen und meine Fähigkeiten bei den <strong>Forschungsdienste</strong>n<br />
einzubringen und danke meinen Kollegen für die sehr hilfsbereite und<br />
geduldige Unterstützung in der Anfangszeit.<br />
Liebe Leserinnen und Leser,<br />
ich heiße Alexandra Voda, bin seit Juni 2003 in der Abteilung Physikalische Prüfungen<br />
der <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> <strong>im</strong> Rahmen meiner Promotion tätig und gehöre<br />
seit dem 1. Juli 2006 dieser Abteilung an. Mein Aufgabenbereich umfasst die Charakterisierung<br />
von polymeren Werkstoffen mittels Kernspinresonanz (NMR) und<br />
aktuell auch die Evaluierung eines photothermischen Verfahrens zur Best<strong>im</strong>mung<br />
von Schichtdicken.<br />
Ursprünglich komme ich aus Rumänien, wo ich an der Technischen Universität<br />
Klausenburg angewandte Physik studierte und anschließend meine Kenntnisse um<br />
das Fachgebiet der Wissenschaft und Technologie der Stoffe (Studium an der Fakultät<br />
für Physik) ergänzte. Von Juni 2003 bis Anfang 2006 befasste ich mich <strong>im</strong><br />
Rahmen meiner Promotion an der RWTH-Aachen mit der Kernspinresonanzuntersuchung<br />
von <strong>Freudenberg</strong>materialien zur Best<strong>im</strong>mung von Korrelationen zwischen<br />
deren mikro- und makroskopischen Eigenschaften.<br />
Meine Freizeit habe ich bis jetzt meistens dazu genutzt, mit der deutschen Sprache<br />
vertraut zu werden, Leute kennen zu lernen und ein bisschen von der Welt zu sehen.<br />
Ich möchte Ihnen allen danken für Ihre freundliche Unterstützung während meines<br />
Promotionsstudiums und freue mich auf eine weiterhin gute Zusammenarbeit.<br />
Dr. Michael Roth<br />
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Fasern und Kunststoffe<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 52 60<br />
Fax: 0 62 01 - 88 30 63<br />
michael.roth@freudenberg.de<br />
Dr. Alexandra Voda<br />
Physikalische Prüfungen<br />
Tel.: 0 62 01 - 80 44 26<br />
Fax: 0 62 01 - 88 51 91<br />
alexandra.voda@freudenberg.de<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de
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<strong>im</strong> <strong>Dialog</strong><br />
Seminare der <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong><br />
Anmeldungen bitte an:<br />
Frau S<strong>im</strong>one Hildenbrand, Tel. 0 62 01 - 80 48 80, Fax 0 62 01 - 88 30 63<br />
s<strong>im</strong>one.hildenbrand@freudenberg.de<br />
Elastomerverarbeitung bei <strong>Freudenberg</strong><br />
Zielgruppe:<br />
Die Seminare wenden sich an technisch oder naturwissenschaftlich vorgebildete Teilnehmer,<br />
insbesondere an neue Mitarbeiter in Produktion, Entwicklung, Produktmarketing<br />
etc. Sie sollen sich mit Hilfe dieser Seminare schnell und gezielt in das für die meisten bis<br />
dahin unbekannte Gebiet der Elastomere einarbeiten können.<br />
Werkstoffe<br />
Inhalt<br />
Grundlagen der Kunststoffchemie, Kautschuktypen, Kleinchemikalien und Füllstoffe. Besichtigung<br />
mit Praktikum am Labormischer. Materialverhalten von Elastomeren. Vulkanisation,<br />
Gummianalytik, Gummi-Metall-Haftung, Prüfverfahren und Rheologie. Statistische<br />
Versuchsplanung bei der Elastomerentwicklung, Werkstoffinformation <strong>im</strong> Internet.<br />
Verfahren<br />
Inhalt<br />
Mischen von Elastomeren mit Besichtigung, Pressen und Spritzgießmaschinen,<br />
Prozessopt<strong>im</strong>ierung, Endbearbeitung von Gummiformteilen, Kautschuk-Bodenbeläge mit<br />
Besichtigung, Vorrichtungsbau, Arbeitsstrukturen <strong>im</strong> Wandel, Werkzeuge und Werkzeugbau.<br />
Produkte<br />
Inhalt<br />
In diesem Seminarmodul werden vorzugsweise von den Entwicklern der einzelnen Produktbereiche<br />
die physikalischen Grundlagen ihrer Produktgruppen behandelt. Die Teilnehmer<br />
erhalten einen breiten Überblick über die Produktpalette von <strong>Freudenberg</strong> Dichtungs-<br />
und Schwingungstechnik (inkl. Automobilanwendungen), S<strong>im</strong>merringe, Besichtigung<br />
der Fertigung, Formteile, O-Ringe, PU-Formteile, Dichtungen für Hydraulik und<br />
Pneumatik, Torsionsschwingungsdämpfer, Motorlager, Gleitringdichtungen, PTFE-<br />
Formteile, Membranen, Rahmendichtungen, FEM-Berechnungen.<br />
Seminar zur Schadensanalyse an Kunststoffbauteilen<br />
Die <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> bietet in diesem Jahr am 28./29.11.2006 erstmalig<br />
ein zweitägiges Seminar zur Schadensanalyse an Kunststoffbauteilen an.<br />
Das Seminar richtet sich an Ingenieure und Techniker der verschiedensten Branchen, die ein grundlegendes<br />
Verständnis der Schadensmechanismen bei Kunststoffbauteilen erwerben und Methoden<br />
für eine systematische Ursachenanalyse kennenlernen möchten.<br />
Den Seminarteilnehmern wird dies durch Vorträge und praktische Demonstrationen vermittelt. Ziel<br />
eines Praktikums „Schadensanalyse an Kunststoffbauteilen” am Ende der Veranstaltung ist es, anhand<br />
eines vorgestellten Leitfadens zur systematischen Vorgehensweise die vorgestellten<br />
Untersuchungsmethoden gezielt anzuwenden und selbst Schadensfälle zu bearbeiten.<br />
Die Teilnahmegebühr für das Seminar beträgt 890,- Euro zuzügl. MwSt.<br />
Weitere Informationen bei Frau Dr.-Ing. habil. Sonja Pongratz, <strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong>,<br />
Abteilung Schadensanalyse (sonja.pongratz@freudenberg.de, Tel.: 0 62 01 - 80 60 95).<br />
Anmeldungen bitte an:<br />
Sonja Heinzelbecker (sonja.heinzelbecker@freudenberg.de, Tel.: 0 62 01 - 80 55 63).<br />
Ort: Bau 142<br />
Gebühr: Euro 600,-<br />
Termine:<br />
25.09./26.09.2006<br />
Ort: Bau 142<br />
Gebühr: Euro 600,-<br />
Termine:<br />
09.10./10.10.2006<br />
Ort: Bau 142<br />
Gebühr: Euro 600,-<br />
Termine:<br />
23.10./24.10.2006<br />
<strong>Freudenberg</strong> <strong>Forschungsdienste</strong> <strong>KG</strong> . D-69465 Weinhe<strong>im</strong> . Tel. +49 (0)6201-80-4455 . Fax +49 (0)6201-88-3063 . e-mail: ffd@freudenberg.de