Materialwissenschaft und Werkstofftechnik最新文献

{"title":"Fatigue life prediction of three-dimensional scanned weld seams using finite element analysis\u0000 Lebensdauervorhersage von dreidimensional gescannten Schweißnähten mittels der Finite-Elemente-Methode","authors":"M. Steinebrunner,&nbsp;R. Spaeth,&nbsp;J. Geiger","doi":"10.1002/mawe.70135","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70135","url":null,"abstract":"<p>Weld seams of cruciform specimens were digitized in 3D using a high-precision fringe projection scanner. Based on these digital twins, finite element analyses (FEA) were performed to determine stress distributions in highly loaded regions at the weld toe, known as hot spots critical for fatigue life. Initially, maximum element stresses based on finite element analyses at four weld transitions were compared with experimental data, showing poor correlation. By increasing the number of evaluated elements and averaging the 5,000 most highly stressed elements at the critical transition, good agreement with the experimental S–N curve was achieved. The slope and scatter of the simulated S–N curve also matched well with test results. Due to the linear-elastic material model, stresses were overestimated, as microplastic effects at the weld toe were not considered. A post-processing algorithm SESAM was developed to further analyse and quantify results. It allows flexible parameter selection and enables, for the first time, the 3D quantification of hot spots or micro-notches and their stress distributions, providing a basis for fracture mechanics approaches such as crack growth analysis or the application of the <span></span><math></math>-concept.</p><p>Schweißnähte von Kreuzstoßproben wurden mittels hochpräzisem Streifenlichtscanner dreidimensional digitalisiert. Auf Basis dieser digitalen Zwillinge wurden Finite-Elemente-Analysen (FEA) durchgeführt, um Spannungsverteilungen in hochbeanspruchten Bereichen am Nahtübergang zu bestimmen. Diese Hotspots sind entscheidend für die Ermüdungslebensdauer. Zunächst wurden maximale Elementspannungen an vier Nahtübergängen mit experimentellen Daten verglichen, was eine geringe Übereinstimmung hinsichtlich Wöhlerkurve und Rissort zeigte. Durch schrittweise Erhöhung der berücksichtigten Elemente und die Mittelwertbildung der 5.000 höchstbeanspruchten Elemente am kritischsten Übergang konnte eine gute Übereinstimmung bezüglich Neigung und Streuung der Wöhlerkurve mit den Versuchsergebnissen erzielt werden. Aufgrund des linear-elastischen Materialmodells wurden die Spannungen erwartungsgemäß überschätzt, da Mikroplastifizierungen nicht berücksichtigt wurden. Ein parametrierbarer Post-Processing-Algorithmus SESAM ermöglicht die quantitative Beschreibung von Hotspots bzw. Mikrokerben hinsichtlich ihrer räumlichen Ausdehnung und Spannungsverteilung. Diese Daten können eine Grundlage für bruchmechanische Analysen wie Rissfortschrittsuntersuchungen oder das <span></span><math></math>-Konzept sein.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"518-529"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373489","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Experimental investigation of cold and melt crystallization of polyactic acid (PLA) and its critical influence on mechanical properties\u0000 Experimentelle Untersuchungen von Kalt- und Schmelzkristallisation von Polyactid (PLA) und deren kritischer Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften","authors":"B. Yagimli,&nbsp;M. Menzel,&nbsp;M. A. Abdelmoniem,&nbsp;M. Wiecha","doi":"10.1002/mawe.70128","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70128","url":null,"abstract":"<p>Polylactic acid (PLA) is a widely used biodegradable polymer with applications in packaging, biomedical, and automotive industries. Understanding its crystallization behavior and mechanical properties is crucial for optimizing its performance. This study investigates the cold and melt crystallization of polyactic acid and their influence on mechanical properties through a combination of experimental techniques. To analyze crystallization, differential scanning calorimetry (DSC) is used to examine crystallization kinetics and thermal transitions. Uniaxial tension tests assess the mechanical performance, including tensile strength, elastic modulus, and elongation at break. Additionally, rheological measurements with a rotational rheometer characterize the viscoelastic properties and flow behavior of polyactic acid, which are essential for processing and end-use applications. The findings provide deeper insights into the relationship between thermal history, crystallization behavior, and mechanical properties of polyactic acid. Understanding the interplay between cold and melt crystallization can aid in developing optimized processing strategies for additive manufacturing and other applications involving polyactic acid-based materials.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"489-496"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mawe.70128","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373037","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Optimal design and vibration characteristics of an electromagnetic brake for high-load logistics robots\u0000 Optimales Design und Schwingungseigenschaften einer elektromagnetischen Bremse für Hochlast-Logistikroboter","authors":"S.-Y. Kim,&nbsp;S. Lee,&nbsp;D.-H. Kim,&nbsp;H.-J. Lee","doi":"10.1002/mawe.70104","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70104","url":null,"abstract":"<p>This study develops a high-reliability, power-off electromagnetic brake for heavy-duty automated guided vehicle and autonomous mobile robot systems, driven by increasing logistics automation and carbon neutrality goals. We designed the brake, optimizing geometric parameters via finite element method-based electromagnetic analysis (Ansys Maxwell 2D) to minimize magnetic saturation. For structural vibration stability, we conducted component-level modal tests and finite element method-based complex eigenvalue analysis (ABAQUS/Standard 2024) to analyze unstable modes under varying friction coefficients. Our analysis identified mode coupling between the armature's out-of-plane modes as the main cause of vibration instability. Notably, the optimized design (a = 12 mm, b = 13 mm) successfully eliminated unstable modes at the reference friction coefficient (μ = 0.3). This research proposes a design direction and reliability methodology for high-performance brakes suited for heavy-load logistics robots.</p><p>Diese Studie entwickelt eine hochzuverlässige, stromlos wirkende elektromagnetische Bremse für schwere fahrerlose Transportsysteme und autonome mobile Robotersysteme, die im Zuge der zunehmenden Logistikautomatisierung und der Ziele zur Kohlenstoffneutralität erforderlich werden. Die Bremse wurde entworfen, indem geometrische Parameter mittels FEM-basierter elektromagnetischer Analyse (Ansys Maxwell 2D) optimiert wurden, um magnetische Sättigung zu minimieren. Zur Beurteilung der strukturellen Schwingungsstabilität wurden Modalanalysen auf Komponentenebene sowie FEM-basierte komplexe Eigenwertanalysen (ABAQUS/Standard 2024) durchgeführt, um instabile Moden bei variierenden Reibkoeffizienten zu untersuchen. Die Analyse zeigte, dass Modenkopplungen zwischen den außer­ebenen Schwingungsmoden des Ankers die Hauptursache für die Schwingungsinstabilität darstellen. Das optimierte Design (a = 12 mm, b = 13 mm) beseitigte erfolgreich alle instabilen Moden beim Referenzreibkoeffizienten (μ = 0,3). Diese Forschung schlägt eine Konstruktionsrichtung und eine Zuverlässigkeitsmethodik für Hochleistungsbremsen vor, die für Schwerlast-Logistikroboter geeignet sind.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"432-442"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373172","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Development of foamed geopolymers with nanocellulose additives derived from industrial by-products\u0000 Entwicklung geschäumter Geopolymere mit Nanocellulose-Additiven aus industriellen Nebenprodukten","authors":"B. Figiela,&nbsp; B. Kozub,&nbsp; K. Korniejenko","doi":"10.1002/mawe.70103","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70103","url":null,"abstract":"<p>The main motivation for this research was the development of new materials for application in the construction industry as eco-friendly isolation materials. These materials should be coherent with the circular economy approach, especially based on industrial by-products. The article's aim is a synthesis and investigation of foamed geopolymers for building applications. The lightweight geopolymer was synthesized using coal shale from the Wieczorek coal mining and perohydroxide as a foaming agent. The additive, the crystalline nanocellulose, is in the amount of 0.5 % by weight as applied to part of the samples. The materials (reference material and composite with nanoadditive) were characterized, including density, mechanical and thermal properties, water absorption, and resistance to aggressive environments. Also, the microstructure of the obtained materials was investigated (x-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy). However, the provided works show the possibility of synthesis of the foamed geopolymers from industrial by-products and applying them for isolation purposes in the construction industry. The obtained results also show the negative influence of nanocellulose on the properties of foamed material, including increasing density, decreasing mechanical properties, and increasing thermal coefficient.</p><p>Die Hauptmotivation für diese Forschung war die Entwicklung neuer Materialien für den Einsatz in der Bauindustrie als umweltfreundliche Isoliermaterialien. Diese Materialien sollten mit dem Ansatz der Kreislaufwirtschaft vereinbar sein, insbesondere auf der Basis industrieller Nebenprodukte. Ziel des Artikels ist die Synthese und Untersuchung von geschäumten Geopolymeren für Bauanwendungen. Das leichte Geopolymer wurde aus Kohlenschiefer aus dem Wieczorek-Kohlebergbau und Perhydroxid als Treibmittel synthetisiert. Der Zusatzstoff, die kristalline Nanocellulose, liegt in einer Menge von 0,5 % des Gewichts vor, wie sie auf einen Teil der Proben aufgetragen wurde. Die Materialien (Referenzmaterial und Verbundwerkstoff mit Nanozusatzstoff) wurden charakterisiert, einschließlich Dichte, mechanische und thermische Eigenschaften, Wasseraufnahme und Beständigkeit gegenüber aggressiven Umgebungen. Auch die Mikrostruktur der erhaltenen Materialien wurde untersucht (XRD, REM und EDS). Die vorliegende Arbeit zeigt die Möglichkeit der Synthese von geschäumten Geopolymeren aus industriellen Nebenprodukten und ihrer Anwendung für Isolierzwecke in der Bauindustrie. Die erzielten Ergebnisse zeigen auch den negativen Einfluss von Nanocellulose auf die Eigenschaften von Schaumstoffen, einschließlich einer Erhöhung der Dichte, einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften und eines Anstiegs des Wärmekoeffizienten.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"400-409"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373460","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Microstructural and compositional analysis of debris in micro-electrical discharge machining of Ni-Ti shape memory alloy and stainless-steel (SS304)\u0000 Analyse der Mikrostruktur und Legierung von Abtragspartikeln beim Mikro-Funkenerodieren von Ni-Ti-Formgedächtnislegierungen und Edelstahl (SS304)","authors":"M. Sarvar Rasheed,&nbsp;C. Rockinger,&nbsp;M. Merkel,&nbsp;A. Al Ahmari","doi":"10.1002/mawe.70131","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70131","url":null,"abstract":"<p>This research provides an extensive and sophisticated analysis of debris produced by micro-electrical discharge machining processing of Ni-Ti shape memory alloys and austenitic stainless steel (SS304) using brass electrodes. The research examines how different discharge energy levels controlled by capacitance and voltage affect debris shape and electrode wear and workpiece erosion. The analysis of particle morphology and elemental distribution uses scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The research shows that irregular debris forms at low energy levels but higher discharge energies lead to spheroidization through localized melting. The analysis shows that debris composition receives material contributions from both the workpiece and electrode sources. The substantial oxidation levels demonstrate how dielectric decomposition affects the process. The research findings directly affect micro-fabrication operations that need both high surface quality and precise dimensional control.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"481-488"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mawe.70131","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373633","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Interaction of restoration processes with properties within copper-graphene composites during direct consolidation\u0000 Interaktion von Wiederherstellungsprozessen mit Eigenschaften innerhalb von Kupfer-Graphen-Verbundwerkstoffen während der direkten Konsolidierung","authors":"L. Kunčická,&nbsp;R. Kocich,&nbsp;P. Opěla,&nbsp;P. Czernek,&nbsp;P. Kačor","doi":"10.1002/mawe.70102","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70102","url":null,"abstract":"<p>The popularity of copper-graphene composites is ever-increasing, primarily given by their favorable electric conductivity and advantageous mechanical properties. According to the Hall-Petch law, the finer are the grains within the material, the higher is the strengthening effect. Therefore, modern (ultra) fine grained composites with homogeneous distributions of reinforcing elements can advantageously be prepared by a direct consolidation of fine powder mixtures. This study investigates the behavior of copper-graphene composites directly consolidated using the industrially applicable intensive plastic deformation method of rotary swaging. Carried out under optimized conditions, rotary swaging ensured high quality of consolidation of the prepared powders and provided microstructures with rather homogeneous distributions of graphene particles within the copper matrix. However, this factor was also influenced by the volume fraction of graphene within the mixture. The results showed that the swaging ratio of 1.8 resulted in a satisfactory consolidation of the powder mixtures, the directly consolidated composites featured favorable combinations of mechanical and electric properties.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"475-480"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mawe.70102","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373201","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Impact of cellulose physical-mechanical treatment on elastomeric composite properties\u0000 Einfluss der physikalisch-mechanischen Behandlung von Zellulose auf die Eigenschaften von Elastomerverbundwerkstoffen","authors":"I. Labaj,&nbsp;J. Vršková,&nbsp;P. Skalková,&nbsp;Z. Mičicová,&nbsp;S. Božeková,&nbsp;R. Janík,&nbsp;D. Ondrušová","doi":"10.1002/mawe.70116","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70116","url":null,"abstract":"<p>This study deals with the treatment of cellulose (CEL) as a filler through physical and mechanical methods. The effect of filler treatment on the properties of elastomeric composites based on natural rubber (NR) and cellulose was analyzed. The mechanical treatment involved pressing cellulose at different time intervals (2 min - 6 min) at a temperature of 110 °C. For physical treatment, a plasma discharge was applied. The treated cellulose, in an amount of 45 phr, was incorporated into natural rubber-based elastomeric composites. The rheological, mechanical properties and cure characteristics of the prepared natural rubber/cellulose composites were examined to assess the impact of filler treatment on these properties. This study aims to determine the optimal combination of physical and mechanical treatment parameters for cellulose as a primary filler in elastomeric composites, comparing the results with composites containing untreated cellulose.</p><p>Diese Studie befasst sich mit der Behandlung von Zellulose (CEL) als Füllstoff mit physikalischen und mechanischen Methoden. Die Wirkung der Füllstoffbehandlung auf die Eigenschaften von Elastomer-Verbundwerkstoffen auf Basis von Naturkautschuk (NR) und Zellulose wurde analysiert. Die mechanische Behandlung umfasste das Pressen der Zellulose in unterschiedlichen Zeitintervallen (2 min - 6 min-) bei einer Temperatur von 110 °C. Zur physikalischen Behandlung wurde eine Plasmaentladung angewendet. Die behandelte Zellulose wurde in einer Menge von 45 phr in Elastomer-Verbundwerkstoffe auf Naturkautschuk-Basis eingearbeitet. Die rheologischen und mechanischen Eigenschaften sowie die Aushärtungscharakteristika des hergestellten Naturkautschuks/Zellulose-Verbundwerkstoffe wurden untersucht, um die Wirkung der Füllstoffbehandlung auf diese Eigenschaften einzuschätzen. Diese Studie zielt darauf ab, die optimale Kombination aus physikalischen und mechanischen Behandlungsparametern für Zellulose als primären Füllstoff in Elastomer-Verbundwerkstoffen zu bestimmen und die Ergebnisse mit Verbundwerkstoffen zu vergleichen, die unbehandelte Zellulose enthalten.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"449-456"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373570","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Numerical-experimental analysis of the mechanical behavior of thermally treated steels AISI 1018 and AISI 1045 for grinding blade manufacturing\u0000 Numerisch-experimentelle Analyse des mechanischen Verhaltens der wärmebehandelten Stähle C15 und C45 für die Schleifklingenherstellung","authors":"L. M. Valverde Cedillo,&nbsp;D. Pérez Granados,&nbsp;C. López García,&nbsp;J. C. Santiago Guzman","doi":"10.1002/mawe.70130","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70130","url":null,"abstract":"<p>This work describes the selection of the optimal heat treatment for enhancing the mechanical properties of American Iron and Steel Institute <i>(</i>AISI) 1018 and 1045 steels. It covers the experimental part (application of heat treatment) and laboratory analysis (metallography process). The results obtained of the selected heat treatments are presented, along with a comparative evaluation both microstructurally (before and after heat treatment) and through simulation studies in SolidWorks software on the increased properties of each steel subjected to the working loads it will undergo. The study aims to analyze the real-world application of a mechanical component, in this case, the design of blades. The increases in mechanical properties, most efficient methods, and most relevant data obtained through this research are mentioned, which can be applied in future works.</p><p>Diese Arbeit beschreibt die Auswahl der optimalen Wärmebehandlung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Stähle AISI 1018 (C15) und AISI 1045 (C45). Sie umfasst den experimentellen Teil (Anwendung der Wärmebehandlung) und die Laboranalyse (Metallografieverfahren). Die mit den ausgewählten Wärmebehandlungen erzielten Ergebnisse werden vorgestellt, zusammen mit einer vergleichenden Bewertung sowohl der Gefüge (vor und nach der Wärmebehandlung) als auch durch Simulationsstudien in der Software SolidWorks zu den verbesserten Eigenschaften jedes Stahls unter den jeweiligen Arbeitsbelastungen. Ziel der Studie ist die Analyse der realen Anwendung einer mechanischen Komponente, in diesem Fall der Konstruktion von Schaufelblättern. Die Verbesserungen der mechanischen Eigenschaften, die effizientesten Methoden und die wichtigsten Daten, die durch diese Forschung gewonnen wurden und in zukünftigen Arbeiten Anwendung finden können, werden erwähnt.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"518-527"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373603","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"Effect of polycaprolactone/hydroxyethyl cellulose polymer blend composition on degradation mechanisms under different conditions\u0000 Einfluss der Zusammensetzung von Polycaprolacton/Hydroxyethylcellulose-Polymermischungen auf die Abbaumechanismen unter verschiedenen Bedingungen","authors":"P. Skalková,&nbsp;I. Labaj,&nbsp;Z. Mičicová,&nbsp;S. Božeková,&nbsp;J. Vršková,&nbsp;E. Benčíková","doi":"10.1002/mawe.70129","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70129","url":null,"abstract":"<p>This study examines the degradation behavior of poly(ε-caprolactone)/hydroxyethyl cellulose blends modified with varying amounts of filler (hydroxyethyl cellulose), plasticizer (glycerin), and compatibilizer (ethylene-co-acrylic acid). Blends with 0 wt.-% – 50 wt.-% hydroxyethyl cellulose were prepared and analyzed to assess structural and morphological changes before and after degradation. Two methods were used: soil burial, simulating microbial degradation, and accelerated weathering in a chamber with ultraviolet radiation and condensation cycles. Infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were employed to evaluate chemical and surface changes. Higher contents of hydroxyethyl cellulose and glycerin enhanced degradation, particularly under soil conditions, indicating a synergistic effect between hydrophilic and plasticizing components. In contrast, ethylene-co-acrylic acid had a stabilizing or inhibiting effect in some formulations. The dominant degradation mechanisms varied by environment: microbial and hydrolytic processes prevailed in soil, while photochemical oxidation dominated during artificial aging. These findings support the development of biodegradable polymer systems tailored to specific environmental conditions for sustainable material applications.</p><p>In dieser Studie wird das Abbauverhalten von Poly(ε-caprolacton)/Hydroxyethylcellulose-Mischungen untersucht, die mit unterschiedlichen Anteilen an Füllstoff (Hydroxyethylcellulose), Weichmacher (Glycerin) und Kompatibilisator (Ethylen-co-Acrylsäure) modifiziert wurden. Mischungen mit 0 Gew.-% - 50 Gew.-% Hydroxyethylcellulose wurden hergestellt und hinsichtlich struktureller und morphologischer Veränderungen vor und nach dem Abbau charakterisiert. Zwei Abbaumethoden wurden angewendet: Eingrabung zur Simulation mikrobiellen Abbaus und beschleunigte künstliche Verwitterung in einer Kammer mit UV-Strahlung und Kondensationszyklen. Infrarotspektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie dienten zur Analyse chemischer und oberflächenbezogener Veränderungen. Höhere Gehalte an Hydroxyethylcellulose und Glycerin förderten den Abbau, insbesondere unter Bodenbedingungen, was auf einen synergistischen Effekt zwischen hydrophilen und weichmachenden Komponenten hinweist. Im Gegensatz dazu zeigte Ethylen-co-Acrylsäure in einigen Formulierungen eine stabilisierende oder hemmende Wirkung. Die dominanten Abbaumechanismen variierten je nach Umweltbedingungen: mikrobielle und hydrolytische Prozesse überwogen im Boden, während photochemische Oxidation bei künstlicher Alterung dominierte. Diese Ergebnisse unterstützen die Entwicklung biologisch abbaubarer Polymersysteme, die gezielt an spezifische Umweltbedingungen angepasst werden können.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"384-399"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373286","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

{"title":"The influence of printing temperature on mechanical properties of 3D-printed PETG-CF specimens\u0000 Einfluss der Drucktemperatur auf die mechanischen Eigenschaften von 3D-gedruckten PETG-CF-Proben","authors":"J. Krmela,&nbsp;V. Krmelová,&nbsp;R. Hruškovič,&nbsp;T. Matejíková,&nbsp;M. Fusková,&nbsp;L. Beneš","doi":"10.1002/mawe.70091","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/mawe.70091","url":null,"abstract":"<p>The article is oriented to additive manufacturing, specifically the fused deposition modelling (FDM) 3D printing method. The effect of carbon fibers (CF) on the selected properties (mechanical and thermal) of a polyethylene terephthalate glycol (PETG) specimen prepared by utilizing the fused deposition modelling method, is investigated. First, the effect of 3D printing temperatures (from 220 °C to 265 °C in 5 °C increments) on the quality of fused deposition modelling-printed PETG-CF temperature and bridging tower was studied. Subsequently, the specimens were manufactured using two 3D printing orientations (horizontally and vertically) with a shape and geometry 1B for tensile tests according to the standard ISO 527-2. The nozzle (printing) temperatures were chosen to be 230 °C and 260 °C with a heated bed temperature of 90 °C. Filament with a carbon fiber content of 20 %, two different filaments with a carbon fiber content of 10 %, and a filament PETG were selected for comparison. Based on the quality of 3D printed specimens and tensile test results, the nozzle temperature of 230 °C is better than the nozzle temperature of 260 °C. The printing was unstable at 260 °C for all filaments with carbon fibers, with material accumulating behind the nozzle. Finally, the results of PETG-CF were compared with PETG without carbon fibers.</p><p>Der Artikel befasst sich mit der additiven Fertigung, insbesondere mit dem 3D-Druckverfahren des Fused-Deposition-Modeling (FDM). Untersucht wird der Einfluss von Kohlenstofffasern (CF) auf ausgewählte mechanische und thermische Eigenschaften von Probekörpern aus Polyethylenterephthalatglykol (PETG), die mittels FDM hergestellt wurden. Zunächst wurde der Einfluss verschiedener Drucktemperaturen (von 220 °C bis 265 °C in 5 °C-Schritten) auf die Druckqualität von Temperatur- und Brücken-Türmen aus PETG-CF untersucht. Anschließend wurden die Proben in zwei Druckorientierungen (horizontal und vertikal) gemäß der Norm ISO 527-2 mit der Probengeometrie Typ 1B für Zugversuche gefertigt. Die gewählten Düsentemperaturen betrugen 230 °C und 260 °C bei einer beheizten Druckbett-Temperatur von 90 °C. Für den Vergleich wurde ein Filament mit 20 % Kohlenstofffasernanteil, zwei verschiedene Filamente mit 10 % Kohlenstofffasernanteil sowie ein PETG-Filament ohne Kohlenstofffasern verwendet. Basierend auf der Druckqualität der hergestellten Proben und den Ergebnissen der Zugversuche zeigte sich, dass eine Düsentemperatur von 230 °C bessere Resultate liefert als 260 °C. Bei 260 °C trat bei allen kohlenstofffaserhaltigen Filamenten eine instabile Extrusion auf, wobei sich Material hinter der Düse ansammelte. Abschließend wurden die Ergebnisse der PETG-CF-Proben mit denen von PETG ohne Kohlenstofffasern verglichen.</p>","PeriodicalId":18366,"journal":{"name":"Materialwissenschaft und Werkstofftechnik","volume":"57 5","pages":"443-448"},"PeriodicalIF":1.0,"publicationDate":"2026-07-02","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"148373375","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":4,"RegionCategory":"材料科学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}