Beschädigungen erkennen mit Duftstoffen
Der beschädigte Helm setzt Duftstoffe frei. Rechts unten: die aufgerissene Mikrokapsel. (Foto: Fraunhofer IWM)
Risse am Geruch feststellen
Fahrradhelme haben nur einen Zweck: sie sollen den Kopf des Trägers schützen. Doch nur einwandfreie Helme halten im Notfall, was sie versprechen. Daher empfiehlt es sich, den Kopfschutz nach einiger Zeit auszutauschen. Aber wer erneuert schon gerne seine Ausrüstung auf Verdacht? Ein neues Verfahren, das die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg in Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen entwickelt haben, macht es künftig möglich, dass einmal beschädigte Radler-Helme anfangen zu riechen: Bilden sich in Polymerwerkstoffen also in Kunststoffen kleine Risse, so beginnen diese zu riechen. Größere Risse stinken geradezu. Verantwortlich für den Geruch sind Duftöle, die in Mikrokapseln verschlossen sind. Diese Kapseln sind als „Additiv“ in eine Polypropylenmasse eingearbeitet, die dann im Spritzgussverfahren zum endgültigen Bauteil verformt werden kann. Das Verfahren eignet sich nicht nur für alle schwer auf Defekte zu testenden Teile wie Fahrrad-, Motorrad- oder Bauhelme. Vielmehr lässt es sich auch zum Überprüfen von Druckschläuchen wie Waschmaschinenzuleitungen einsetzen, die verdeckt verbaut sind.
Duftöle in Mikrokapseln
Die Kapseln werden bei Fraunhofer UMSICHT entwickelt: Eine Schicht aus Melaminformaldehydharz verschließt und schützt die Kügelchen, schließlich müssen diese die im Spritzgussverfahren üblichen hohen Temperaturen von 200 bis 300 Grad aushalten und darüber hinaus statischen Drücken von bis zu 100 bar standhalten. Um die nötige Druckstabilität zu gewährleisten, werden die Kapseln mit einem porösen, wenig deformierbaren Siliciumdioxid-Kern ausgerüstet, der den Duftstoff aufnimmt. Allein diese Idee ist neu und wurde bereits zum Patent angemeldet.
Belastungstests
Um festzustellen, bei welchen Belastungen die winzigen, 1 bis 50 Mikrometer großen Kugeln aufbrechen, bearbeiten die Wissenschaftler diese am Fraunhofer IWM einzeln mit einem Eindringkörper der Vickersspitze. Die erforderliche Anzahl der Kapseln errechnen die Ingenieure per numerischer Simulation am Computer. Abschließend unterziehen sie zudem das fertige Bauteil Biege- und Ziehtests. Nur dann, wenn die Kapseln sich kurz vor dem Bruch öffnen und die Duftstoffe austreten können, stufen die Experten die Tests als erfolgreich ein.
Hinweis für unsere Fachportalnutzer Online-Lesen:
Kapitel 8 Dimensionieren gegen mechanische und thermische Belastungen
