Dipl.-Ing. Philipp Raichle
Datum des Kolloquiums: 23. März 2010
Die Diplomarbeit, mit dem oben genannten Thema, beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Berechnungsprogramms für glasfaserverstärkte Kunststoff (GFK) - Behälter nach der amerikanischen Standard Reinforcement Thermoset Plastics (RTP) -1-2007. Herausgeber dieses Standards ist die American Society of Mechanical Engineers (ASME) und wird von vielen global agierenden Firmen als Berechnungsstandard vorausgesetzt.
GFK - Behälter werden für verschiedenste Anwendungen wie z.B. als Druckbehälter, Wäscher oder Reaktoren genutzt. Um sicher zu stellen, dass die Behälter den Arbeitsbedingungen stand halten, ist eine Vielzahl von Berechnungen nötig. Ein großer Teil der Diplomarbeit beschreibt die Berechnung von GFK - Behältern nach dem ASME Standard RTP-1-2007.
GFK Behälter, Korbbogenboden-Kopf, Korbbogenboden
In der Regel bestehen GFK Behälter aus einem Kopf, einem zylindrischen Teil und einem Boden. Die Form der Köpfe und Böden kann dabei stark variieren und muss für jede Anforderung ausgewählt werden. In der Praxis sind oft verwendete Typen von Köpfen/Böden, der Korbbogenboden, der Klöpperboden, der flache Boden und der konische Kopf. Für jeden dieser Typen von Kopf/Boden und für den zylindrischen Teil wird die Berechnung und Überprüfung der Mindestwanddicken anhand eines Beispiels in der Diplomarbeit beschreiben.
Die Hauptteile werden in getrennten Arbeitsschritten gefertigt und im Anschluss miteinander verbunden. Diese Verbindungen werden mit Überlaminaten hergestellt, welche nach RTP-1-2007 berechnet werden müssen, um eine sichere Verbindung zu gewährleisten. Die Berechnung der Dimensionen der Überlaminate ist für jeden Typ von Kopf/Boden verschieden und wird für jeden Typ einzeln beschrieben.
Um einen Behälter in einen Prozess einbinden zu können, müssen Anschlussstutzen am Behälter vorhanden sein. Die Anschlussstutzen werden nach der Verbindung der drei Hauptteile angebracht und erfordern einen Ausschnitt in der Behälterwand. Dieser Ausschnitt verursacht eine Abnahme der Festigkeit der Behälterwand in dem Bereich um den Ausschnitt herum. Um zu gewährleisten, dass der Behälter weiterhin den Beanspruchungen stand hält, muss dieser Bereich durch ein Überlaminat verstärkt werden. Auch für diese Überlaminate schreibt der RTP-1-2007 Standard eine Berechnung vor, welche im Anschluss an die Berechnung der Hauptbehälterteile beschrieben wird.
In Fällen, dass Anschlüsse unterhalb des Behälters erreicht werden müssen oder es dem Behälter nicht möglich ist, selbständig zu stehen, muss eine Standzarge oder ein Supportring den GFK - Behälter in Position halten. Der RTP-1-2007 Standard schreibt in diesen Fällen eine Berechnung der Belastbarkeit der Standzarge oder des Supportrings vor, welche in der Diplomarbeit anhand von Beispielen beschrieben wird.
Neben der Ausarbeitung der Berechnung von GFK - Behältern nach RTP-1-2007, sollte die Berechnung durch die Entwicklung eines Computerprogrammes zu großen Teilen automatisiert werden. Die Anforderung an das Computerprogramm war, dass es auch für jemanden, der nicht mir der Berechnung von GFK-Behältern vertraut ist, eine überschlägige Berechnung aller oben genannten Behälterteile durchführen kann. Das Berechnungsprogramm wurde Mittels Visual Basic Application (VBA), was in Excel integriert ist, geschrieben. Um es zu gewährleisten, dass es jedem möglich ist, das Programm zu bedienen, wurde eine ausführliche Bedienungsanleitung geschrieben und dem theoretischen Teil der Diplomarbeit angefügt.
Das Programm wird bei einer Herstellerfirma in Malaysia eingesetzt.