Medizinische Fluide und Spannungsrissbildung

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Die umgebungsbedingte Spannungsrissbildung stellt eine der häufigsten Versagensursachen von Kunststoffbauteilen unter Beanspruchung dar. Nicht selten tritt sie unvermittelt auf und kann schwerwiegende Folgen nach sich ziehen. Um das Gefahrenpotenzial dieser Alterungserscheinung auf ein Mindestmaß zu reduzieren, sind detaillierte Informationen über den Einsatzbereich der polymeren Werkstoffe und der in der Praxis auftretenden Umgebungseinflüsse von besonderer Bedeutung. Bestehende Beständigkeitstabellen für Kunststoff-Medien-Kombinationen sind jedoch häufig unvollständig und die notwendigen Prüfverfahren langwierig und kostenintensiv. Gerade im Bereich der Medizintechnik ist es allerdings für den Entwicklungsprozess unverzichtbar, die Eigenschaften und das Verhalten eines Werkstoffs während des Gebrauchs abschätzen zu können, um das Risiko für den Patienten zu minimieren. Anhand verschiedener Prüfverfahren wie der Dreipunkt-Biegemethode werden ausgewählte, in der Medizintechnik gebräuchliche Kunststoffe im Kontakt mit therapeutischen und medizinalen Flüssigkeiten auf ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Spannungsrissbildung experimentell getestet. Zudem wird der Einfluss auf die Beständigkeit durch gängige Sterilisationsverfahren und die Oberflächenaktivierung durch Openair ® -Plasma sowie durch verarbeitungsbedingte Einflüsse beim Spritzgießen analysiert. Um Spannungsrisse in Kunststoffen nachweisen zu können, sind meist zerstörende Verfahren (z.B. Zugversuche o.Ä.) notwendig, sodass die geprüften Bauteile ohnehin ausgetauscht werden müssen. Infolgedessen besteht ein großer Bedarf an zerstörungsfreien Methoden, die eine Abschätzung der Restlebensdauer von Bauteilen zulassen. Im Rahmen des Forschungsprojekts wird, ob mithilfe der Phased-Array-Ultraschall-Technologie bereits feinste Risse detektierbar sind und eine Korrelation zur verbleibenden Restfestigkeit hergestellt werden kann. Dadurch soll eine Bewertung des Bauteileinsatzes ermöglicht werden. Dieses Verfahren wird in dieser Arbeit mit weiteren zerstörungsfreien Methoden verglichen und beurteilt.