Vorwort zur vierten Auflage	6
	Inhalt	8
	Zur Geschichte der Polymerwerkstoffe	18
	1 Marktüberblick	20
	1.1 Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Branchen	23
	1.1.1 Luft- und Raumfahrt	23
	1.1.2 Feinwerktechnik	26
	1.1.3 Fahrzeugbau	29
	1.1.4 Allgemeiner Maschinenbau	34
	1.1.5 Apparatebau	35
	1.1.6 Bauwesen	38
	1.2 Prognose	42
	Literatur	50
	2 Struktur und Eigenschaften	52
	2.1 Chemische Struktur (Konstitution)	52
	2.1.1 Polymerisationsgrad – relative Molekülmasse	55
	2.1.2 Homopolymerisation – Copolymerisation	59
	2.2 Zwischenmolekulare Bindungsenergien(Nebenvalenzbindungen)	60
	2.2.1 Wasseraufnahme bei Polyamiden	62
	2.3 Räumliche Anordnung von Atomen und Atomgruppenim Molekül (Konfiguration)	68
	2.3.1 Taktizität	68
	2.3.2 Verzweigung	69
	2.3.3 Vernetzung	70
	2.4 Aufbau von Polymersystemen	71
	2.4.1 Homogene und heterogene Polymermischungen	71
	2.4.2 Äußere Weichmachung	72
	2.4.3 Füllung – Verstärkung	72
	2.5 Morphologie (übermolekulare Strukturen)	75
	2.5.1 Amorpher Gefügezustand	75
	2.5.2 Kristalliner Gefügezustand	76
	2.5.3 Anisotropie	81
	2.5.3.1 Molekülorientierungen	81
	2.5.3.2 Füllstofforientierungen	83
	2.6 Thermisch-mechanische Zustandsbereiche	85
	2.6.1 Thermoplaste mit amorpher Gefügestruktur	86
	2.6.2 Thermoplaste mit teilkristalliner Gefügestruktur	87
	2.6.3 Elastomere	87
	2.6.4 Duroplaste	88
	Literatur	89
	3 Kurzcharakterisierung wichtigerPolymerwerkstoffe für konstruktiveAnwendungen	90
	3.1 Thermoplaste	90
	3.1.1 Polymerblends	103
	3.1.2 Funktionspolymere	106
	3.2 Elastomere	113
	3.3 Duromere	116
	3.4 Verstärkungsfasern	120
	3.4.1 Glasfasern	121
	3.4.1.1 Herstellung und Verstärkungsformen von Textilglas	121
	3.4.1.2 Glasarten und Fasereigenschaften	122
	3.4.2 Kohlenstoff-Fasern	122
	3.4.3 Aramidfasern	123
	3.4.4 Metallfasern, Whisker, keramische Fasern	123
	Literatur	124
	4 Eigenschaften – Werkstoffkennwerte –spezielle Prüfverfahren undVerhaltensweisen	126
	4.1 Verformungsverhalten unter uniaxialer, zügigerZugbeanspruchung (Spannungs-Dehnungs-Versuch)	126
	4.1.1 Molekulare Verformungs- und Schädigungsmechanismen	126
	4.1.2 Charakteristische Spannungs-Dehnungs-Kurven	128
	4.1.3 Ermittlung von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen undWerkstoffkenndaten	129
	4.1.4 Einfluss von Temperatur, Zeit und Feuchteauf Spannungs-Dehnungs-Kurven	133
	4.1.5 Mathematische Beschreibung von Spannungs-Dehnungs-Kurven	137
	4.2 Verformungsverhalten unter uniaxialer, langzeitiger,statischer Zugbeanspruchung (Zeitstand-Zug-Versuch)	137
	4.2.1 Mathematische Beschreibung von Kriechkurven	139
	4.3 Zähigkeit und Schlagzähigkeit	142
	4.3.1 Zähigkeit aus dem Zugversuch	142
	4.3.2 Zähigkeit aus dem Schlagbiegeversuch	142
	4.3.3 Durchstoßversuch	145
	4.4 Verhalten unter schwingender Beanspruchung	146
	4.4.1 Ermittlung charakteristischer Ermüdungskennwerte	148
	4.5 Querkontraktionszahl	151
	4.6 Thermische Eigenschaften	154
	4.6.1 Wärmedehnung	154
	4.6.2 Formbeständigkeit	155
	4.6.2.1 Elastizitätsmodul, Schubmodul als Funktion der Temperatur	155
	4.6.2.2 Wärmeformbeständigkeitstemperatur	156
	4.6.2.3 Erweichungstemperatur	156
	4.6.3 Thermische Alterung	156
	4.6.3.1 Sicherheitstechnische Aspekte	161
	4.6.4 Zusammenfassende Bewertung des Temperatureinflusses	162
	4.7 Reibungs- und Verschleißverhalten	163
	4.7.1 Grundlagen	164
	4.7.1.1 Adhäsion und Oberflächenenergie von Festkörpern	166
	4.7.1.2 Deformationen und Hysteresisverluste	171
	4.7.1.3 Rahmenbedingungen für adhäsiv und deformativ bedingtes Gleiten	172
	4.7.2 Reibung und Verschleiß bei Polymerwerkstoff/Stahl-Paarungen	173
	4.7.2.1 Einfluss der Oberflächenrauheit des Stahlpartners	175
	4.7.2.2 Einfluss der relativen Molekülmasse	177
	4.7.2.3 Einfluss des Feuchtegehalts im Polyamid	178
	4.7.2.4 Einfluss energiereicher Bestrahlung	180
	4.7.2.5 Einfluss der Bewegungsform und des Bewegungsablaufes	182
	4.7.3 Reibung und Verschleiß bei Polymerwerkstoff/Polymerwerkstoff-Paarungen	183
	4.7.3.1 Gleitreibung	183
	4.7.3.2 Gleitverschleiß	186
	4.7.4 Zusammenfassung der Einflüsse von Werkstoffeigenschaftenauf Systemeigenschaften	186
	4.7.5 Einfluss von Füll- und Verstärkungsstoffen	186
	4.7.5.1 Einfluss von Fasern auf den Verschleiß	186
	4.7.5.2 Einfluss von anderen, anorganischen Zusätzen	189
	4.7.5.3 Einfluss von polymeren Zusätzen	191
	4.7.5.4 Einfluss von polymeren und härteerhöhenden Zusätzen	192
	4.7.5.5 Einfluss von Zusätzen auf amorphe Thermoplaste	194
	4.7.6 Stick-Slip (Ruckgleiten)	194
	4.7.6.1 Beeinflussung des Stick-Slip-Verhaltens durch Parameterdes Gleitsystems	196
	4.7.7 Strahlverschleiß	198
	Literatur	201
	5 Berechnen von mechanisch beanspruchtenStrukturen an Beispielen geometrischeinfacher Bauteile und statisch bestimmterLastfälle	204
	5.1 Werkstoff- und verarbeitungsspezifische Probleme	204
	5.1.1 Verformungsverhalten unter uniaxialer, zügigerZugbeanspruchung	204
	5.2 Festigkeitsnachweis	206
	5.2.1 Grundsätzliches Vorgehen bei einer Festigkeitsbetrachtung	206
	5.2.1.1 Dimensionierungskennwerte	207
	5.2.1.2 Sicherheitsbeiwerte	209
	5.2.1.3 Abminderungsfaktoren	209
	5.2.2 Einachsiger Spannungszustand	210
	5.2.2.1 Beispiel des dünnwandigen Rohres unter Innendruck	211
	5.2.3 Mehrachsiger Spannungszustand	212
	5.2.3.1 Versagenskriterien	213
	5.2.3.2 Beispiele zum Belastungsfall der Scherung	215
	5.3 Berechnung von Dehnungen und Verformungen	218
	5.3.1 Linear-elastisches Materialverhalten	218
	5.3.2 Nichtlinear-elastisches Materialverhalten	219
	5.4 Spannungs- und Verformungsanalysen vonbiegebeanspruchten Strukturen mit Hilfe einereinfachen FE-Betrachtung	224
	5.5 Berechnung stoßartig beanspruchter Bauteile	226
	5.6 Zur Berechnung von Faserverbund-Strukturen	227
	5.6.1 Mechanische Eigenschaften von Laminaten	228
	5.6.1.1 Verformungsverhalten unter uniaxaler Zugbeanspruchung,Schädigungsgrenze	228
	5.6.1.2 Grundelastizitätsgrößen einer UD-Schicht	228
	5.6.1.3 Gemittelte Kennwerte von Mattenlaminaten	230
	5.6.2 Berechnungsverfahren	232
	5.6.2.1 Berechnung mit gemittelten Kennwerten	232
	5.6.2.2 Kontinuumstheorie	233
	5.6.2.3 Netztheorie	233
	5.7 Rechnergestützte Entwicklung	233
	5.7.1 CAD – Computer Aided Design	233
	5.7.2 Rapid Prototyping	236
	5.7.3 Rapid Tooling	237
	Literatur	238
	6 Werkstoff- und beanspruchungsgerechteKonstruktion	240
	6.1 Weiche Konstruktionen	240
	6.1.1 Elastizitätsmodul	240
	6.1.2 Flächenträgheitsmoment	241
	6.1.3 Beanspruchungsart	242
	6.2 Biegesteife Konstruktionen	244
	6.3 Biegeweiche-torsionssteife Konstruktionen	246
	6.4 Biegesteife-torsionsweiche Konstruktionen	247
	6.5 Torsionsfeste, torsionssteife Konstruktionen	248
	6.6 Biegesteife und torsionssteife Konstruktionen	250
	6.7 Torsionsweiche Konstruktionen	251
	6.8 Zugfeste-, zugsteife-torsionsweiche Konstruktionen	252
	6.9 Schubfeste, schubsteife Konstruktionen	252
	6.10 Drucknachgiebige und drucksteife Konstruktionen	253
	6.11 Multifunktionale Konstruktionen	255
	6.12 Wärmedehnungen und Wärmespannungen	257
	6.13 Gelenkverbindungen	261
	6.14 Kunststoff/Metall-Hybridkonstruktionen	264
	Literatur	267
	7 Fertigungsgerechte Konstruktion	268
	7.1 Formfüllung	268
	7.1.1 Simulation des Füllvorgangs	270
	7.1.2 Ursachen zur Entstehung von Orientierungen	272
	7.1.2.1 Auswirkungen von Orientierungen	276
	7.1.2.2 Beeinflussung von Orientierungen	277
	7.1.3 Ursachen zur Entstehung von Bindenähten und Lufteinschlüssen	281
	7.1.3.1 Auswirkungen von Bindenähten und Lufteinschlüssen	282
	7.1.3.2 Beeinflussung von Bindenähten und Lufteinschlüsse	284
	7.2 Abkühlung und Erstarrung	290
	7.2.1 Abkühlgeschwindigkeit	290
	7.2.1.1 Auswirkungen der Abkühlgeschwindigkeit	290
	7.2.1.2 Beeinflussung der Kühlgeschwindigkeit	291
	7.2.2 Maßänderungen und Toleranzen	294
	7.2.2.1 Schwindung	294
	7.2.2.2 Nachschwindung	296
	7.2.2.3 Toleranzen*	296
	7.2.3 Verzug	301
	7.2.3.1 Ursachen für Verzug	301
	7.2.3.2 Beeinflussung von Verzug	303
	7.3 Entformung	306
	7.3.1 Entformungsschräge	309
	7.3.2 Entformung von Hinterschneidungen	309
	7.3.2.1 Zwangsentformung	309
	7.3.2.2 Werkzeugtechnische Maßnahmen	310
	7.3.2.3 Schmelzkerne	312
	7.3.3 Vermeiden von Hinterschneidungen	314
	7.3.3.1 Änderungen des Designs	314
	7.3.3.2 Durchtauchende Kerne (Durchblocken)	314
	7.3.3.3 Mehrteilige Ausführungen	316
	7.4 Mehrkomponenten-Spritzgießen	318
	7.4.1 Zweifarbenspritzguss	319
	7.4.2 Hart-Weich-Kombinationen	323
	7.4.3 Gasinjektionstechnik (GIT)*	328
	7.4.4 Wasserinjektionstechnik (WIT)	334
	7.4.5 Gasaußendrucktechnik (GAT)	334
	Literatur	334
	8 Biegeelemente	338
	8.1 Schnappverbindungen	338
	8.1.1 Schnapphaken	344
	8.1.1.1 Formvarianten	344
	8.1.1.2 Berechnung*	347
	8.1.1.3 Zusatzfunktionen	348
	8.1.2 Torsionsschnappverbindung	351
	8.1.2.1 Formvarianten	351
	8.1.2.2 Berechnung*	352
	8.1.3 Ringschnappverbindung	353
	8.1.3.1 Formvarianten	353
	8.1.3.2 Berechnung*	354
	8.1.3.3 Zusatzfunktionen	356
	8.1.4 Segmentierte Ringschnappverbindung	358
	8.1.4.1 Formvarianten	358
	8.1.4.2 Berechnung*	358
	8.1.4.3 Zusatzfunktionen	359
	8.2 Federelemente	361
	8.2.1 Federn aus thermoplastischen Polymerwerkstoffen	361
	8.2.1.1 Biegefeder	361
	8.2.1.2 Zugfedern	363
	8.2.1.3 Druckfedern	363
	8.2.1.4 Drehfedern	367
	8.2.2 Federn aus Faser-Kunststoff-Verbunden (GFK, CFK)	368
	8.2.2.1 Blattfedern	368
	8.3 Filmscharniere und Filmgelenke	371
	8.3.1 Herstellung	371
	8.3.1.1 Spritzgießen	371
	8.3.1.2 Blasformen	374
	8.3.1.3 Prägen	374
	8.3.2 Gestaltung	375
	8.3.3 Werkstoffe	376
	8.3.4 Berechnung	377
	8.3.4.1 Berechnung der Filmlänge und Filmdicke	378
	8.3.5 Anwendungsbeispiele	380
	8.3.5.1 Deckel/Gehäuseverbindungen	380
	8.3.5.2 Vereinfachte Herstellung	381
	8.3.5.3 Montagehilfe oder unverlierbare Anbindung	386
	8.3.5.4 Dynamisch beanspruchte Filmgelenke	386
	8.3.5.5 Bistabile Gelenke	387
	Literatur	389
	9 Schraubverbindungen	392
	9.1 Geformtes oder spanend gefertigtes Gewinde	393
	9.1.1 Schrauben aus Polymerwerkstoff	393
	9.1.2 Spritzgegossene, blasgeformte, spanend gefertigte Gewinde	395
	9.1.3 Bewegungsgewinde	397
	9.2 Gewindeeinsätze	398
	9.2.1 Umspritzte Gewindebuchsen	398
	9.2.2 Mit Ultraschall eingebettete Gewindebuchsen	398
	9.2.3 Eingepresste Gewindebuchsen	399
	9.2.4 Spreizeinsätze (Expansionseinsätze)	399
	9.2.5 Eingeschraubte Einsätze	400
	9.2.6 Einsätze aus Polymerwerkstoffen	400
	9.2.7 Vergleichende Bewertung der verschiedenen Einsätze	400
	9.2.8 Verhalten unter dynamischer Belastung	404
	9.3 Gewindeformende Schrauben	404
	9.3.1 Schraubenformen und -geometrien	404
	9.3.1.1 Flankenwinkel	406
	9.3.1.2 Selbsthemmung	406
	9.3.2 Gestaltung des Einschraubauges (Tubus)*	406
	9.3.2.1 Einschraubtiefe	407
	9.3.2.2 Kernlochdurchmesser	407
	9.3.2.3 Entlastungsbohrung	408
	9.3.2.4 Außendurchmesser	408
	9.3.3 Berechnung von Kenngrößen einer Schraubverbindung	410
	9.3.3.1 Eindrehmoment	410
	9.3.3.2 Überdrehmoment	412
	9.3.3.3 Auszugkraft	412
	9.3.3.4 Anziehmoment und Vorspannkraft	413
	9.3.3.5 Montagebedingungen	415
	Literatur	415
	10 Rippenkonstruktionen	416
	10.1 Vergleich mit anderen Versteifungsmaßnahmen	416
	10.1.1 Erhöhung des Elastizitätsmoduls	416
	10.1.2 Vergrößerung der Wanddicke	417
	10.1.3 Sicken	418
	10.2 Allgemeine Aspekte zur Rippenversteifung	419
	10.2.1 Rippenhöhe	419
	10.2.2 Rippenlage	420
	10.2.3 Rippenanzahl (Werkstoffaufwand)	422
	10.2.4 Einspannung	424
	10.3 Gestaltungsregeln für spritzgegossene Verrippungen	425
	10.3.1 Rippendicke	425
	10.3.2 Kühlzeit	426
	10.3.3 Anspritzrichtung	427
	10.3.4 Rippenkreuzungspunkte (Knoten)	429
	10.4 Gestaltungsregeln für Rippen nach den GID-Verfahren	430
	10.5 Gestaltungsregeln für blasgeformte Rippen und Sicken	431
	10.5.1 Blasgeformte Sicken	432
	10.5.2 Blasgeformte Rippen	433
	10.6 Gestaltungsregeln für gepresste Rippen	434
	10.6.1 Handwerkliche Verarbeitung (Handlaminierverfahren)	435
	10.6.2 Pressverfahren	435
	Literatur	437
	11 Zahnräder	438
	11.1 Berechnung der Zahn- und Flankentemperaturvon Stirnrädern	440
	11.1.1 Blok’sche Blitztemperaturhypothese	441
	11.1.2 Temperaturrechnung nach TAKANASHI	441
	11.1.3 Temperaturrechnung nach HACHMANN und STRICKLE	444
	11.1.4 Vergleich der Temperaturberechnungsverfahren	445
	11.1.5 Optimierte Temperaturrechnung	446
	11.1.5.1 Temperaturmessungen an Kunststoff/Stahl-Paarungen nach [11.12]	446
	11.1.5.2 Temperaturmessungen an Kunststoff/Kunststoff-Paarungen nach [11.36]	449
	11.1.5.4 Optimierte Zahlenwertgleichung	450
	11.2 Berechnung der Tragfähigkeit	452
	11.2.1 Zahnschäden	452
	11.2.2 Allgemeine Kenngrößen	453
	11.2.3 Berechnung der Zahnfußtragfähigkeit	454
	11.2.4 Berechnung der Zahnflankentragfähigkeit	461
	11.2.5 Berechnung der Zahnverformung	467
	11.3 Gestaltung	470
	11.3.1 Spritzgießen	470
	11.3.2 Spanende Herstellung	473
	11.3.3 Wellen-/Naben-Verbindung	474
	11.3.3.1 Reibschlussverbindung	475
	11.3.3.2 Formschlussverbindung	477
	11.3.3.3 Vorgespannter Formschluss	479
	Literatur	482
	12 Gleitlager	484
	12.1 Gleitlagerschäden	487
	12.2 Berechnung der Belastbarkeit	488
	12.2.1 Berechnung der mittleren Lagertemperatur	488
	12.2.2 Berechnung der Gleitflächentemperatur	491
	12.2.3 Statische Belastbarkeit	492
	12.2.3.1 Beanspruchung des Lagerwerkstoffs	492
	12.2.3.2 Deformation der Lagerschale	496
	12.2.4 Dynamische Belastbarkeit	500
	12.2.4.1 Dauerbetrieb	500
	12.2.4.2 Aussetzbetrieb	501
	12.2.4.3 Verschleiß	502
	12.3 Gestaltung	504
	12.3.1 Lagerspiel	504
	12.3.2 Wanddicke	507
	12.3.3 Herstellung	507
	12.3.4 Gestaltungsbeispiele	507
	Literatur	509
	13 Laufrollen und Laufräder	510
	13.1 Rollenschäden	511
	13.2 Berechnung der Tragfähigkeit	513
	13.2.1 Pressungskennwert als näherungsweise Bemessungsgrenze	513
	13.2.2 Deformation unter statischer Last	517
	13.2.3 Dynamisch beanspruchte Laufrollen	522
	13.2.3.1 Frei laufende Rollen (ohne Antrieb)	523
	13.2.3.2 Angetriebene Rollen	528
	Literatur	531
	14 Anleitungen zur Bedienungder Rechenprogramme	534
	14.1 Anleitung zur Berechnung von Biegeelementenmit dem Programm BEAMS	534
	14.1.1 Berechnung der Verformung unter kurzzeitiger Lasteinwirkung	534
	14.1.2 Berechnung der Verformung unter langzeitiger Lasteinwirkung	536
	14.1.3 Berechnung der Relaxation unter langzeitiger Lasteinwirkung	537
	14.2 Anleitung zur Berechnung von Schnappverbindungenmit dem Programm SNAPS	537
	14.3 Anleitung zur Berechnung von Schraubverbindungenmit dem Programm SCREWS	539
	Anhang	542
	Index	544
	Mehr eBooks bei www.ciando.com	0