Einfluss von Chemikalien auf Bauteilfestigkeit

Ziel und Hintergrund, Maximilian Wimmer, 20.05.2025

Für Bauteile in einer Kaffeemaschine ist die Beständigkeit gegenüber chemischen Reinigungs- und Entkalkungsmitteln von großer Bedeutung. In diesem Arbeitspaket wird untersucht, wie sich eine längere Exposition gegenüber solchen Chemikalien auf das Materialverhalten auswirkt. Die Proben werden dafür in geeignete Lösungen eingetaucht und anschließend hinsichtlich möglicher physikalischer oder mechanischer Veränderungen analysiert. Ziel ist es, potenzielle Materialschwächungen oder Beeinträchtigungen der Oberflächenstruktur zu identifizieren.

Versuchsaufbau und Versuchsablauf

Versuchsaufbau

Der Versuch von Chemische Einwirkung auf Bauteilfestigkeit läuft in vielen Aspekten ähnlich wie der von dem Einfluss von Wasser. Zur Untersuchung wurden ebenfalls neun Probekörper verwendet, aufgeteilt in drei Gruppen:

• 3 flach gedruckte Zugproben
• 3 hochkant gedruckte Zugproben
• 3 Schlagbiegeproben

Die Proben wurden vor dem Einlegen in die Chemische Lösung vermessen (Länge, Breite, Höhe) und gewogen, um potenzielle Veränderungen in Geometrie oder Masse im Nachgang identifizieren zu können.

Versuchsablauf

Die Zugproben wurden zu Beginn des Versuchs in in ein Bleichbasiertes Reinigungsmittel eingelegt. Im Datenblatt von GreenTEC Pro steht hierzu das der Kunststoff speziell anfällig gegenüber solcher Chemikalien ist, weshalb hier untersucht wurde welche Auswirkungen eine Reinigung mit solch einem Mittel auf die Bauteilfestigkeit hat. Auch hier folgen die Schlagbiegeproben zeitlich versetzt, da ein Wechsel der Prüfaufbauten im Labor mit einem höheren organisatorischen Aufwand verbunden war. Um dennoch vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, wurden die Schlagbiegeproben denselben Bedingungen unterzogen.

Vorgesehener Versuchsablauf

Anstelle eines Wasserbads werden die Bauteile für 10 Minuten in ein bleihaltiges Reinigungsmittel eingelegt. Die Einwirkzeit wurde bewusst verlängert, um ein Worst-Case-Szenario zu simulieren, das über die typischen Belastungen im regulären Reinigungsprozess hinausgeht. Auf diese Weise soll festgestellt werden, ob der verwendete Kunststoff auch bei häufiger oder längerer Reinigung stabil bleibt oder Anzeichen von Materialversagen zeigt.

Der weitere Versuchsablauf orientiert sich am Verfahren der Wasseraufnahme: Zunächst erfolgt eine optische Kontrolle sowie eine Vermessung der Proben, bevor diese anschließend mechanisch geprüft werden. So können potenzielle strukturelle oder visuelle Veränderungen durch die chemische Belastung dokumentiert werden.