Weiss, H. (2022). Schwenksteuerung eines FTIR-Mikroskop-Filters zur Orientierungsgradbestimmung von PP-Proben während kontinuierlicher Zugversuche [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2022.96942
E308 - Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie
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Date (published):
2022
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Number of Pages:
127
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Keywords:
FTIR; Orientierung
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FTIR; Orientation
en
Abstract:
Eine Methode zur Eigenschaftsoptimierung von Kunststoffen ist die Verstreckung. Innerhalb dieser Arbeit wurde eine bestehende Methode aus einer vorhergehenden Diplomarbeit zur Bestimmung des Orientierungsgrades von Polymeren revidiert und weitgehend automatisiert. Innerhalb der vorangehenden Arbeit wurde eine Zugprüfmaschine für die Verstreckung von Polymerfolien unter dem Infrarotspektroskop entwickelt. Zur Bestimmung des Orientierungsgrades ist es notwendig, zwei mit dem Polarisationsfilter senkrecht aufeinander stehende Messungen des Prüfkörpers mit dem FTIR-Spektroskop aufzunehmen. Bisher wurden diese Versuche gestuft durchgeführt. Das bedeutet, dass der Zugversuch für jede Messung unterbrochen wurde. Um Kriechvorgänge bei der gestuften Versuchsdurchführung zu umgehen, wurden Messungen während des laufenden Zugversuchs erprobt und als vielversprechend befunden. Da diese Messungen aufgrund zahlreicher manuell durchzuführender Einstellvorgänge des Polarisationsfilters sehr aufwändig und, durch menschliches Versagen, fehler-anfällig sind, sollte nun in dieser Arbeit eine Lösung für dieses Problem erarbeitet werden. Für die Automatisierung der Schwenkvorgänge, wurde die Entwicklung eines Antriebes samt Steuerelektronik und Software notwendig. Besonders wichtig dabei war, die beengten Platzverhältnisse zu berücksichtigen und einen Weg zu finden, den Antrieb abnehmbar zu gestalten, sodass umliegende Geräte nicht für die dauerhafte Befestigung verändert werden müssen. Das System ist autark aufgebaut, ein zusätzlicher Computer bzw. zusätzliche Software und Anzeigefläche am Bildschirm wird somit umgangen. Der Bau des gesamten Schwenk-mechanismus erfolgte iterativ, da Probleme meist erst im Entwicklungsverlauf auftraten. Die gesamte Herangehensweise ist lückenlos in dieser Arbeit dokumentiert. Die Grundidee sah vor, die Schwenksteuerung mittels einer einfachen Zeitschaltung zu realisieren. Da dies zu Problemen bei der Synchronität zwischen Spektroskopie-Messung und dem durchgeführten Schwenkvorgang führte, wurde erfolgreich eine Möglichkeit zur Kommunikation eruiert und implementiert. Die für die Auswertung der Dehnung nötigen Bilder werden im späteren Verlauf der Entwicklung ebenfalls automatisiert durch die Steuerelektronik ausgelöst. Während des gesamten Entwicklungsprozesses wurden regelmäßig Versuche mit den aktuellen Prototypen der Schwenksteuerung durchgeführt. Die Auswertung dieser Daten sowie die Weiterentwicklung der Auswertemethode sind ebenfalls Teil dieser Arbeit. So wurde beispielsweise ein bereits vorhandenes Tool zur Bestimmung der Amplituden, welche für die Errechnung des Orientierungsgrades notwendig sind, mit Python neu programmiert und verbessert.
de
A method for optimizing the characteristics of plastics is stretching. In this thesis, an existing method for determining the degree of orientation of polymers taken from a previous diploma thesis was revised as well as widely automatized. Within this preceding thesis, a tensile testing machine for the stretching of polymer films under an infrared spectroscope was developed. To determine the degree of orientation, it is necessary to perform two measurements of the test specimen oriented perpendicularly to each other. These are undertaken with FTIR spectroscopy using a polarization filter. Previously, these trials were conducted in steps. Thus, the tensile test had to be interrupted for each measurement. To avoid the process of creep with the stepped version of the test execution, measurements were taken during the tensile test and considered as promising. These measurements are not only cumbersome because of the numerous manual adjustments of the polarization filter, but also prone to failure due to possible human error. Thus, a solution for these issues was intended to be developed in this thesis. For the automatization of the swivel, the development of a drive together with control electronics and software became necessary. It was quintessential to take the cramped space conditions into consideration and to find a way of making the drive detachable so that surrounding devices would not have to be altered for a permanent attachment. The system is built autarkically; an additional computer or rather additional software and a display area are thus bypassed. The construction of the complete swivel mechanism was done interactively, as problems mainly first occurred during the development process. The whole approach is fully documented in this thesis. The basic idea was to realize the swivel control utilizing a simple time switch. As this partially led to problems with synchronicity between the spectroscopy measurements and the realized swiveling procedure, a possibility of communication between the two components has successfully been determined and implemented. The picture taking which was necessary for the evaluation of the stretch was also automatized later in the process and triggered by the control electronics. Throughout the entire development process, regular trials using the current prototype were undertaken. The evaluation of this data as well as the advancement of the evaluation method are part of this thesis. For instance, an already existing tool for determining amplitudes, which is necessary for calculating the degree of orientation, has been reprogrammed and enhanced.
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Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers