Einsatz von Fluoreszenzdotierungen zur hochpräzisen und dreidimensionalen Temperaturverteilungsmessung beim Kunststoffschweißen zur Verifizierung von Modellen und Simulationen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Bastian
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251578016

Der Einsatz von gezielten Fluoreszenzdotierungen beim Heizelementstumpfschweißen von Kunststoffen soll erstmals eine präzise und ortsaufgelöste Temperaturmessung an Bauteilen während des Schweißprozesses ermöglichen. Das finale Ziel des zu entwickelnden Verfahrens besteht darin, vorhandene Modelle und Simulationen zur Beschreibung des Schweißprozesses in entscheidendem Maße weiterzuentwickeln. Eine dreidimensionale ortsaufgelöste Temperaturverteilung im Bereich der Schweißnaht stellt hierfür eine notwendige Voraussetzung dar. Derzeit existieren keine wissenschaftlich anerkannten und zufriedenstellenden Möglichkeiten, die Temperatur in der Fügezone dreidimensional und reproduzierbar ohne direkte Beeinflussung des Schweißprozesses zu bestimmen. Das enorme Potenzial durch den Einsatz von temperatursensitiven Fluoreszenzdotierungen für diese Zwecke konnte bereits bei der Anwendung einer eingehenden Temperaturanalyse in Kunststoffschmelzen während des Aufbereitungsprozesses sehr erfolgreich demonstriert werden. Eigene Voruntersuchungen an erstarrten Polymerproben bestätigen die Leistungsfähigkeit dieser Methode. Die eingearbeiteten Dotierungen müssen lediglich in ppm-Anteilen im Polymer vorliegen und beeinflussen somit dessen physikalische und mechanische Eigenschaften nur unwesentlich. Die Zusammenhänge zwischen den Fluoreszenzspektren unterschiedlicher Dotierungen und Basispolymere zur vorherrschenden Temperatur, sollen in diesem Projekt im Detail untersucht werden. Auf Basis dieser Dotierungen soll ein Messsystem generiert werden, welches neue und bislang so nicht realisierbare Messergebnisse bezüglich der Temperaturverteilung im Bereich der Fügezone während des Schweißprozesses liefern kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen