Dr. Nicholas Ecke im Labor.

Dr. Nicholas Ecke hat eine Methode entwickelt, um den Wärmehaushalt bei Kunststoff-Bauteilen besser abzuschätzen. (Bild: Koziel/TUK)

Kunststoffe sind im Betrieb von Maschinen einer gewissen Reibung ausgesetzt, die je nach Einsatzort stärker oder schwächer sein kann. Durch Reibung entsteht Wärme, die sich auf die Eigenschaften des Kunststoffs auswirkt. „Eigenschaften von Kunststoff sind stark temperaturabhängig, sagt Dr. Nicholas Ecke, der am Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe (CCe) bei Professor Dr. Alois Schlarb forscht.“ So verhalten sich Reibungsvorgänge bei Raumtemperatur anders als zum Beispiel bei 100 Grad Celsius. „Dies hat auch Einfluss auf die Eigenschaften des Kunststoffs, wie etwa auf die Festigkeit“, fährt er fort. „Sie verändern sich, was wiederum dazu führt, dass sich das tribologische Verhalten ändert“ Dabei kommt es zu einer Rückkopplung: Wärme und Reibung beeinflussen sich gegenseitig.

In seiner Arbeit hat der Ingenieur einen Werkstoff aus Kunststoff und Stahl untersucht. Um seine Methode zu entwickeln, hat er zwei Verfahren herangezogen. Zum einen hat Ecke bei dem Prüfstand im Labor (Stift-Scheibe-Tribometer) das Material geprüft und dabei aktiv die Temperatur geregelt. In einem nächsten Schritt hat er in einem Simulationsmodell eines anwendungsnahen Systems untersucht, wie sich die Temperatur mit verschiedenen Reibungskoeffizienten verändert. „Aus den Prüfstandmessungen weiß ich, wie der Reibungskoeffizient in Abhängigkeit der Temperatur ist. Aus den Simulationen wiederum weiß ich, wie die Temperatur in Abhängigkeit vom Reibungskoeffizienten ist“, sagt Ecke. „Führt man diese Ergebnisse zusammen, erhält man eine Abschätzung, wie sich der Wärmehaushalt in der Anwendung tatsächlich verhält.“ Die Methode, die Ecke entwickelt hat, hilft abzuschätzen, wie hoch die Reibung im Betrieb ist.

Eckes Dissertation „Zum Einfluss des Wärmehaushalts bei der tribologischen Prüfung von Kunststoffen“ ist mit dem Oechsler-Preis ausgezeichnet worden. Ecke hat den Preis Anfang November 2021 im Rahmen einer Feierstunde am Institut für Kunststoffverarbeitung an der RWTH Aachen entgegengenommen.Der Preis würdigt jährlich die beste Arbeit zu Methoden und Ansätzen zur Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen aus Kunststoffen und ist mit 5.000 Euro dotiert.

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