Beanspruchungsgerechte Gestaltung von Faserformprodukten am Beispiel einer Unterarmorthese

Abstract

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von Faserformprodukten. Derartige Produkte werden hergestellt, indem mittels einer Druckdifferenz die in einer Fasersuspension gelösten Partikel an einem siebartigen Werkzeug angelagert werden. Derartige Produkte werden häufig als Verpackungsteile, insbesondere im Lebensmittelbereich eingesetzt.Eine Auslegung bzw. Dimensionierung dieser Produkte findet in der Regel nicht statt. Es werden statt dessen Untersuchungen am fertigen Produkt in Form von Falltests o. ä. durchgeführt; basierend auf den Ergebnissen sind dann häufig umfangreiche und kostenaufwändige Änderungen erforderlich. Um bereits im Vorfeld eine Dimensionierung und Berechnung der Faserformprodukte vorzunehmen zu können, ist es erforderlich, über Werkstoffkennwerte zu verfügen. Derartige Kennwerte bestehen jedoch zurzeit nicht.Im Rahmen der Arbeit wird zunächst der Stand der Technik dargestellt. Im nächsten Schritt werden die entwickelten Versuchseinrichtungen beschrieben. Hierbei handelt es sich um eine Faserform-Versuchsanlage mit entsprechenden Presswerkzeugsätzen, eine Vierpunkt-Biegeprüf-einrichtung und eine Presse, die zur Ermittlung der in der Arbeit definierten Kennwerte Verdichtungsgrad und Rückverformungsgrad verwendet wird. Im nächsten Schritt werden die Biegefestigkeit und der Biege-Elastizitätsmodul an Flachproben mit rechteckigem Querschnitt ermittelt, wobei sowohl selbstgefertigte Proben als auch solche aus handelsüblichen Faserformteilen untersucht werden.Die Übertragbarkeit der gefundenen Ergebnisse auf Bauteile wird an einer Unterarmorthese untersucht. Dieses Produkt soll gegenüber herkömmlichen Vergleichsprodukten aus Kunststoff Vorteile bezüglich der Umweltverträglichkeit aufweisen. Mittels einer speziellen Messeinrichtung, die eigens für diesen Zweck entwickelt wurde, werden die von einem gesunden Menschen aufbringbaren Biegemomente im Handgelenk ermittelt, und zwar für unterschiedliche Altersgruppen und für männliche und weibliche Probanden. Aus der Untersuchung von Versuchsmustern der Faserformorthese wird die Übertragbarkeit der an den Flachproben ermittelten Kennwerte aufgezeigt.Abschließend werden Gestaltungsregeln für Faserformprodukte abgeleitet.