CHRISTIAN DOPPLER LABOR FÜR
Einfluss von Recyclingmaterialien auf die mechanische Lebensdauer von Kunststoffen
Dieses CD-Labor erforscht die Wechselwirkungen zwischen dem Design von Kunststoffrohren, deren Belastungsbedingungen und verwendeten Materialien. Auf dieser Basis werden Methoden zur Lebensdauer-Abschätzung solcher Rohrsysteme entwickelt, um zu deren zuverlässigen und sicheren Betrieb beizutragen.
NEWS
Eine neue gemeinsame Publikation des Christian Doppler Labors ImReMat an der Montanuniversität Leoben in Zusammenarbeit mit dem Politecnico di Milano und der Universität Liège ist erschienen.
Christoph Waly, Martin Pletz, Tim Volders, Marco Contino, Federico Passoni, Davide Ruffoni, Luca Andena, Florian Arbeiter, From Earth’s Crust to Composite Design: A Numerical and Experimental Study of Lithosphere-Inspired Polymeric Multi-Layer Composites, Materials & Design, 2026, 115887, ISSN 0264-1275, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2026.115887
Nachgiebige flache Zwischenlagen (IL), die in eine rissbehaftete steife Matrix eingebettet sind, verbessern die Schadenstoleranz in Polymersystemen, allerdings in der Regel auf Kosten einer geringeren Steifigkeit und niedrigerer Rissinitiierungskräfte. Um diese Einschränkungen zu mindern, wurde ein Designsansatz übernommen, der aus der Lithosphäre der Erde stammt. Insbesondere wurde eine symmetrische, wellenförmige, nachgiebige IL in eine steife Matrix eingebettet, und es wurde ein numerisches Modell in ABAQUS erstellt, um vielversprechende Geometrien durch eine systematische Variation der Wellenhöhe, der Wellenlänge und der relativen Position der Welle zum Ausgangsriss zu identifizieren. Numerische Ergebnisse zeigen, dass Steifigkeit, benötigte Kraft für eine erste Rissinitiierung und Gesamtenergieverlust stark von der IL-Geometrie abhängen. Im Vergleich zur flachen IL verbessern wellenförmige ILs kontinuierlich die Steifigkeit und die Kraft für erste Rissinitiierung, wenn auch bei verringerter Energieabsorption. Die Position des Risses relativ zur wellenförmigen IL hat nur einen geringen Einfluss auf das globale Bruchverhalten. Basierend auf den numerischen Ergebnissen wurden sieben Varianten ausgewählt, mittels PolyJet-Technologie hergestellt und experimentell untersucht. Die experimentellen Ergebnisse bestätigen die numerischen Vorhersagen und zeigen eine gute Übereinstimmung im anfänglichen Kraft-Weg-Bereich, was das numerische Modell als effizientes Werkzeug für eine vorläufige Designauswahl validiert. Nach der ersten Rissinitiierung führen linear-elastische Annahmen zu Abweichungen, wodurch die Anwendbarkeit des Modells auf das frühe Bruchstadium beschränkt ist.
Experimentelle Simulation von PCR-Einflüssen auf PP-Rohrmaterialien
Im Rahmen ihrer Masterarbeit untersucht Eva Wagner den Einfluss der Zusammensetzung eines modellierten Rezyklats auf die mechanischen Eigenschaften und das Langzeitverhalten von Polypropylen-Rohrextrusionstypen. Ein Fokus liegt dabei auf den Auswirkungen hoch- und niedermolekularer Anteile sowie verschiedener Defektformen. Zur Materialcharakterisierung werden diverse Methoden verwendet, darunter Zugversuche, Charpy-Schlagversuche, DSC-Analysen, rheologische Messungen sowie bruchmechanische Untersuchungen mittels Cracked Round Bar (CRB) Tests und Rasterelektronenmikroskopie.
Vom Konzept zur Praxis: Erfolgreiche Masterarbeit zu PCR in PP-Rohrmaterialien
Am 13. März hat Gerhard Bäck seine Masterarbeit mit dem Titel „Auswirkungen der Zugabe von 30% Post Consumer-Rezyklat auf die thermischen, rheologischen und mechanischen Eigenschaften von Polypropylenrohrmaterialien” erfolgreich verteidigt und sein Masterstudium Recyclingtechnik abgeschlossen. Das gesamte CD-Lab-Team gratuliert ihm herzlich und wünscht ihm alles Gute für seine weitere Karriere!
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Mastered with Distinction – Congrats, Marina!
Marina Balestriere hat ihre Masterarbeit mit dem Titel „Effect of visbreaking on the Molecular Weight Distribution and Long-term Performance of Polypropylene Homopolymers” erfolgreich verteidigt und ihr Masterstudium AMASE mit Auszeichnung abgeschlossen. Das gesamte CD-Lab-Team gratuliert ihr herzlich und wünscht ihr alles Gute für ihre weitere Karriere!
Insights into Fracture Mechanics – Daniel Zach am ESIS Austria Meeting
18.10.2025
Vom 16. Bis 17.10. fand das ESIS Austria Meeting zum Thema „Long Term Structural Integrity” in Schladming statt. Daniel Zach präsentierte dort seine Fortschritte zum Thema bruchmechanische Lebensdauervorhersage unter Berücksichtigung von Spannungsrelaxation. Im Rahmen der Veranstaltung folgten angeregte Diskussionen mit Vertretern der TU Wien, TU-Graz, BOKU Wien (inkl. CD-Labor von Herrn DI Dr. Bernd Schönbauer), Universität Innsbruck, JKU Linz, uvm.
New Publication alert!
15.09.2025
Eine neue gemeinsame Publikation der Polymer Competence Center Leoben GmbH und des Christian Doppler Labors ImReMat der Montanuniversität Leoben ist erschienen:
Mario Messiha, Jutta Geier, Chiara Barretta, Márton Bredács, Gernot Oreski, Thomas Kratochvilla, Przemyslaw Hruszka, Florian Arbeiter, Gerald Pinter, How impurities affect the lifetime of plastic products - A circularity case study on polymer pipes, Polymer Testing, 2025, 108952, https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2025.108952
Strukturmodifiziertes Polypropylen: Mechanik und Thermomechanik
24.07.2025
In ihrer Masterarbeit, dem letzten Schritt in ihrem Studium „Advanced Materials Science and Engineering“ (https://www.eusmat.net/international-studies/master/amase/) in Leoben, untersuchte Marina Balestriere eine Reihe von Polypropylen-Typen unterschiedlichen molekularen Aufbaus. Die verschiedenen Materialien wurden durch gezieltes Aufbrechen der Polymerketten hergestellt, um definierte Molekulargewichtsverteilungen zu erreichen. Ziel der Arbeit war es, den Einfluss dieser Strukturmodifikationen auf das mechanische und thermomechanische Verhalten der Werkstoffe zu bewerten. Der Schwerpunkt lag hier bei dem Vergleich der PP-H Basismaterialien mit den gezielt modifizierten Materialien. Zur Materialcharakterisierung wurden verschiedene Methoden verwendet, darunter die dynamische mechanische Analyse (DMA), Crack Round Bar (CRB) für bruchmechanische Konzepte, Auswertung nach dem Ree-Eyring-Modell und die mikroskopische Untersuchung der kristallinen Morphologie.
Modifiziertes PP-H: Struktur und Funktion im Vergleich
02.06.2025
Zeye Zhu befasste sich im Rahmen seiner Bachelorarbeit mit der Grundcharakterisierung verschiedener Homo Polypropylen Materialien (PP-H) mit spezifisch hergestelltem innerem Aufbau. Bei den Materialien handelt es sich um gezielt modifizierte Polymere, bei welchen die Polymerkette kontrolliert gebrochen wird, um unterschiedliche Molekulargewichtsverteilungen und bessere Fließeigenschaften (z.B. MFR) zu erhalten. Die Arbeit fokussierte sich auf den Vergleich der Basis-PPs mit den modifizierten Typen um ein besseres Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu gewinnen. Dazu wurden sowohl mechanische Eigenschaften, mittels Zugversuches und Schlagprüfung, als auch thermische und rheologische Eigenschaften, mittels einer DSC sowie einem Platte Platte Rheometer, analysiert.
New Publication alert!
26.05.2025
Neuerscheinungsalarm! Eine neue gemeinsame Publikation der Polymer Competence Center Leoben GmbH und des Christian Doppler Labors ImReMat der Montaninversität Leoben ist erschienen. Lesen Sie die Zusammenfassung und den Link unten.
Jessica Hinczica, Mario Messiha, Jutta Geier, Carina Maurer, Gerald Pinter, Florian Arbeiter, Correlation of temperature-dependent fracture behavior and thermo-mechanical behavior of a polypropylene pipe grade material under cyclic load, Engineering Fracture Mechanics, 2025, 111182, ISSN 0013-7944, https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2025.111182
Kaltplasma für bessere Kunststoffblends
07.05.2025
Im Rahmen ihrer Masterarbeit untersuchte Jelke Pauwels die Auswirkungen der Kaltplasmabehandlung auf die Mischbarkeit von Polypropylen/Polyethylen hoher Dichte-Mischungen. Sie führte eine Reihe von Analysen durch, darunter Zugversuche, Charpy-Schlagversuche, DSC-Analysen, Ermüdungstests und Rasterelektronenmikroskopie, um die Eigenschaften von unveränderten, verarbeiteten und plasmabehandelten neuen Materialien sowie von Blends daraus zu vergleichen. Ziel war es, die Mischbarkeit und Kompatibilität zwischen HDPE und PP in einer hauptsächlich aus PP bestehenden Mischung zu verbessern.
Die Materialien für ihre Arbeit wurden von Prof. Johan Verbeek und Dr. Jesna Ashraf vom „Centre For Advanced Materials Manufacturing & Design“ der Universität Auckland (Neuseeland) zur Verfügung gestellt.
Forschung zu Eigenschaftsveränderungen von Polypropylen
30.01.2025
Im Rahmen des CD Labors arbeitete Pia Hainz an ihrer Bachelorarbeit, die sich mit den Auswirkungen der Lagerung von Polypropylen bei Raumtemperatur auf deren Eigenschaften beschäftigte.
Über einen längeren Zeitraum hinweg untersuchte sie verschiedene Polypropylen-Typen und führte gezielte Messungen durch. Ziel ihrer Arbeit war es, den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem sich die Eigenschaften des Materials nicht mehr signifikant verändern, oder herauszufinden, ob sich die Materialeigenschaften über die Lagerungsdauer hinweg kontinuierlich ändern oder weitgehend konstant bleiben.
Eröffnung des CD Labors „ImReMat“
23.10.2024
Am Mittwoch, dem 23. Oktober, wurde an der Montanuniversität Leoben das CD-Labor für den Einfluss von Recyclingmaterialien auf die mechanische Lebensdauer von Kunststoffen, kurz „ImReMat“, eröffnet. Das neue CD-Labor steht unter der Leitung von Dr. Florian Arbeiter vom Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Prüfung der Kunststoffe.
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