Bruchverhalten von Gummi

BRUCHANALYSE Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden (IPF) haben ein Verfahren zur bruchmechanischen Charakterisierung und Vorhersage der Versagensmechanismen von Gummiwerkstoffen entwickelt.

Als nach eigenen Angaben weltweit erste beschäftigte sich die Gruppe um Prof. Dr. Gert Heinrich und Thomas Horst mit der quantitativen Bruchflächenanalyse an gerissenem Gummi. Bisher waren solche Untersuchungen nur für spröde Werkstoffe wie Metalle, Keramik oder Glas veröffentlicht worden. Der hochdeformierbare Werkstoff Gummi mit seinem viskoelastischen Verformungsverhalten stellt hinsichtlich des Bruchverhaltens eine deutlich schwierigere Herausforderung dar.

Nach Rissexperimenten an Elastomeren haben die Dresdner Wissenschaftler raue Bruchoberflächen mit typischen Merkmalen identifiziert. Diese sind wie „Fingerabdrücke“ charakteristisch, und zwar unterschiedlich in Ausbreitungsrichtung eines Risses und quer dazu. Zusammen mit ihrer genauen mathematischen Analyse liefern diese Fingerabdrücke wichtige Informationen über die Größe der Bruchprozesszone und bringen für Gummiwerkstoffe neue Erkenntnis über den Einfluss der inneren Werkstoffinhomogenitäten auf den Bruchprozess.

Die Arbeiten fanden in Kooperation mit Fachkollegen am Zentrum für Ingenieurwissenschaften der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg statt. Das Projekt ist eingebettet in die Aktivitäten der bundesweiten DFG-Forschergruppe 597 „Bruchmechanik und statistische Mechanik von Elastomeren“. In weiteren Forschungsarbeiten sollen die gewonnenen Erkenntnisse für die Entwicklung von Gummibauteilen, wie zum Beispiel Autoreifen, mit verbesserter Haltbarkeit genutzt werden.