MBN 51000-3 Polymerbasierte Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge - Teil 3: Thermisches und klimatisches Verhalten

Die von der Mercedes-Benz-Gruppe entwickelte Norm „MBN 51000-3 Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge auf Polymerbasis – Teil 3: Thermisches und klimatisches Verhalten“ befasst sich mit der Bewertung von Werkstoffen für den Einsatz im Automobilbereich unter thermischen und klimatischen Bedingungen und stellt sicher, dass diese verschiedenen Umweltbelastungen langfristig standhalten. Dieser Standard wird von Herstellern wie Mercedes-Benz verwendet, um Materialqualität und Leistung sicherzustellen.

Im Kontext der Norm MBN 51000-3 bezieht sich das thermische und klimatische Verhalten auf die Prüfung nichtmetallischer Materialien (wie Kunststoffe, Elastomere und Verbundwerkstoffe), um ihre Leistung unter verschiedenen Temperatur- und Umgebungsbedingungen zu bewerten. Diese Tests sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die in Automobilanwendungen verwendeten Materialien unter den extremen Bedingungen, denen sie während des gesamten Lebenszyklus des Fahrzeugs ausgesetzt sein können, langlebig, zuverlässig und sicher sind.

Die Hauptaspekte der Prüfung des thermischen und klimatischen Verhaltens gemäß dieser Norm sind:

• Thermische Zyklen: Ziel ist es, zu bewerten, wie Materialien auf plötzliche Temperaturänderungen reagieren. Wie reagiert ein Material beispielsweise, wenn es sowohl großer Hitze (z. B. im Motorraum) als auch Kälte (z. B. im Winter) ausgesetzt ist? Während der Prüfung werden Materialien einer Reihe schneller Temperaturwechsel ausgesetzt (beispielsweise von minus 40 Grad auf plus 120 Grad), um reale Temperaturschwankungen zu simulieren.
• Alterung bei hohen Temperaturen: Ziel ist es, die Fähigkeit des Materials zu bewerten, einer längeren Einwirkung hoher Temperaturen standzuhalten (z. B. im Auto oder in der Nähe des Motors an einem heißen Sommertag). Bei Tests werden Materialien über lange Zeiträume konstant hohen Temperaturen ausgesetzt, um eine anhaltende Hitzeeinwirkung und ihre Auswirkungen auf Eigenschaften wie Flexibilität, Festigkeit und Farbe zu simulieren.
• UV- und Lichteinwirkung: Ziel ist es, die Auswirkungen von Sonnenlicht und ultravioletter (UV-)Strahlung auf Materialien zu simulieren, insbesondere auf solche, die direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, wie beispielsweise Armaturenbretter, Sitze und Polster. Während der Prüfung werden die Materialien kontrollierten UV-Lichtquellen ausgesetzt, die das Sonnenlicht imitieren, um sie auf Verschleißerscheinungen wie Verblassen, Risse oder Verfärbungen zu prüfen.
• Feuchtigkeitsbeständigkeit: Der Zweck besteht darin, die Leistung von Materialien unter feuchten oder nassen Bedingungen zu testen. Dies ist wichtig für Teile, die Feuchtigkeit ausgesetzt sind (z. B. Dichtungen, Polster). Während der Prüfung werden die Materialien hoher Luftfeuchtigkeit (und manchmal auch einem Eintauchen in Wasser) ausgesetzt, um zu beurteilen, wie gut sie der Aufnahme von Feuchtigkeit, dem Aufquellen oder der Zersetzung widerstehen.
• Wärmeausdehnung: Ziel ist es, festzustellen, wie stark sich ein Material bei Erwärmung oder Abkühlung ausdehnt oder zusammenzieht und ob dies die Passform und Funktion von Autoteilen beeinträchtigt. Während der Prüfung werden Materialien unter kontrollierten Bedingungen erhitzt und abgekühlt und ihre Ausdehnung oder Kontraktion wird gemessen, um sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Spezifikationen erfüllen.
• Flexibilität bei niedrigen Temperaturen: Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Materialien bei niedrigen Temperaturen ihre Flexibilität behalten und so Sprödigkeit und Rissbildung bei kaltem Wetter verhindert werden. Bei der Prüfung werden die Materialien auf niedrige Temperaturen (zum Beispiel minus 30 Grad) abgekühlt und anschließend auf Flexibilität und Rissbeständigkeit geprüft.

Im Fokus dieser Norm stehen beispielsweise Alterungstests bei heißem Licht und die Bewertung der Beständigkeit von Materialien gegenüber langfristiger Licht- und Wärmeeinwirkung. Beispielsweise ist HLA der Teil dieser Norm, der Prüfmethoden und Anforderungen für Polymermaterialien im Fahrzeuginnen- und -außenbereich abdeckt. Der wichtigste Teil dieses Abschnitts ist die Heißlichtalterung (HLA). Dabei handelt es sich um einen Test, der die Alterung unter der kombinierten Einwirkung von Hitze und Licht (normalerweise UV) simuliert. Die Zwecke der Heißlichtalterungstests (HLA) sind:

• Um zu beurteilen, wie sich ein Material (z. B. ein Armaturenbrettbauteil aus Kunststoff) im Laufe der Zeit gegenüber Sonnenlicht und hohen Temperaturen verhält.
• Im Wesentlichen wird simuliert, was in einem Auto passiert, das längere Zeit in der Sonne geparkt ist.

Als Testbedingungen gelten hohe Temperaturen (z. B. 120 Grad oder wie angegeben). Es wird intensives künstliches Licht mit ultraviolettem (UV) Anteil verwendet. Die Prüfdauer kann mehrere hundert Stunden betragen (je nach Material und Ausstattung z. B. 300, 500 oder 1000 Stunden). Die Tests können Heiz-/Kühlzyklen umfassen.

Autoteile sind während ihres gesamten Lebenszyklus einer großen Bandbreite an Temperaturen und Umweltbedingungen ausgesetzt. Die Prüfung des thermischen und klimatischen Verhaltens ermöglicht:

• Sicherheit: Materialien werden unter extremen Bedingungen nicht beschädigt oder zersetzt. Verfärbungen, Rissbildung, Glanzverlust und Sprödigkeit werden verhindert.
• Haltbarkeit: Komponenten behalten im Laufe der Zeit ihr Aussehen, ihre Festigkeit und ihre Funktion. Es gewährleistet die Haltbarkeit und Integrität des Materials während der gesamten Lebensdauer des Fahrzeugs.
• Komfort und Ästhetik: Innenraummaterialien wie Sitze und Armaturenbretter müssen sowohl bei hohen Temperaturen als auch bei Frost ihre Farbe, Struktur und Flexibilität behalten.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Automobilhersteller müssen hinsichtlich der Materialleistung strenge Vorschriften und Qualitätsstandards einhalten.

Solche Tests sind von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die Fahrzeuge so gebaut sind, dass sie den rauen Bedingungen standhalten, denen sie auf der Straße ausgesetzt sind, seien es extreme Temperaturen, Feuchtigkeit, UV-Belastung oder andere Umweltbelastungen.

Kurz gesagt ist der Standard MBN 51000-3 Teil der Normenreihe von Mercedes-Benz, die sich auf die Bewertung der thermischen Eigenschaften nichtmetallischer Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge für den Einsatz in Automobilanwendungen konzentriert. Dieser Teil der Norm umfasst verschiedene Prüfungen zur Bewertung des Werkstoffverhaltens unter thermischer Belastung.

In der Automobilindustrie sind Bauteile häufig schwankenden Temperaturen ausgesetzt. Der Standard MBN 51000-3 bietet standardisierte Methoden, um sicherzustellen, dass Materialien solchen Bedingungen standhalten und so die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Fahrzeugteilen gewährleistet werden.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Rahmen werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen nach der Norm „MBN 51000-3 Werkstoffe, Werkstoffsysteme und Halbzeuge auf Polymerbasis – Teil 3: Thermisches und klimatisches Verhalten“ angeboten.