CAMPUS (Datenbank)

CAMPUS
CAMPUSglobus.svg
www.campusplastics.com
Beschreibung Materialinformationssystem für Kunststoffe
Sprachen Englisch, Französisch, Deutsch, Spanisch, Italienisch, Japanisch, Chinesisch, Koreanisch
Eigentümer CWFG mbH
Erschienen 1988

CAMPUS (engl. Akronym für Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards – computergestützte Materialvorauswahl) ist eine mehrsprachige Datenbank für Eigenschaften von Kunststoffen. Sie gilt weltweit als führend in Bezug auf den Grad der Standardisierung und somit Vergleichbarkeit der Kennwerte und die Unterstützung von Kennwertdiagrammen. CAMPUS stützt sich dazu auf die ISO 10350[1] für Einpunktkennwerte wie z. B. der Dichte und die ISO 11403[2] für Diagramme, wie z. B. das Spannungs-Dehnungs-Diagramm.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Normungsaktivitäten

Anfang der 1980er war der europäische Markt für Kunststoffformmassen sehr unübersichtlich. Einerseits stieg die Zahl der angebotenen Typen auf 5.000 bis 10.000 an, andererseits existierten allein ca. 2500 DIN-Normen, die sich im weitesten Sinne mit Kunststoff befassten.[3] Hinzu kommt, dass die Angabe einer Norm nicht ausreicht, um die Prüfmethode genau festzulegen und auch die Herstellbedingungen für die Probekörper das Ergebnis deutlich beeinflussen. Parallel dazu standen seit Anfang der 1980er Personal Computer preisgünstig zur Verfügung und wurden auch für das Anlegen von vielfältigen Datensammlungen genutzt. Dies geschah bei vielen Anwendern, Verarbeitern und Rohstoffherstellern zeitgleich und zunächst völlig unkoordiniert. Somit stellte sich massiv das Problem der Vergleichbarkeit der Daten.

Vorzugs-Probekörpergeometrien in CAMPUS


Aus den genannten Gründen wurde 1984 im DIN-Normenausschuß Kunststoffe (DIN-FNK) mit der Erarbeitung einer Liste von Vorzugsprüfverfahren (sog. Grundwertekatalog)[4] begonnen, die folgende Randbedingungen erfüllen sollte:

  • Festlegung der wichtigsten Herstellbedingungen für eine kleine Zahl von Probekörperformen
  • Auswahl aussagekräftiger Prüfverfahren mit Potenzial für internationale Harmonisierung

Auf internationaler Ebene wurde der Vorschlag im ISO TC61/SC1/WG4 unter maßgeblicher Mitwirkung von Großbritannien und Frankreich (sog. Tripartite-Forum) weiterentwickelt und 1990 als ISO 10350[1] und ISO 11403[2] verabschiedet. In den Jahren danach wurden die Normen mehrfach revidiert, zuletzt 2008 bzw. 2003.

Softwareentwicklung

Die Anfänge

Anfang 1987 wurde am Rande einer Sitzung des Arbeitskreises zur Vereinheitlichung von Prüfverfahren erstmals der Gedanke geäußert, dem Grundwertekatalog zur allgemeinen Anerkennung zu verhelfen, in dem mehrere Kunststoffhersteller eine einheitlich aufgebaute Datenbank entwickeln. Die Idee wurde innerhalb der Firmen BASF, Bayer, Hoechst und Hüls erörtert und eine Reihe von weiteren Vorteilen gefunden:[3]

  • Kundenwunsch nach Datenvergleichbarkeit erfüllen
  • Vielfalt von Broschüren und Datenblättern durch eine Datenbank ersetzen
  • schnellere Aktualisierung möglich
  • vereinfachte Vorauswahl geeigneter Kunststoffe (Suchfunktion)
  • Setzung eines Standards, auch für andere Hersteller

Im März 1987 trafen sich erstmals Experten der vier Firmen, um die Anforderungen an die zu entwickelnde Datenbank näher zu definieren:

  • einfacher Zugang: zur damaligen Zeit bedeutete dies eine PC-Anwendung, die auf Diskette vertrieben wurde
  • einfache Bedienung: selbsterklärende Menüs und ein Hilfesystem, einheitlich für alle Hersteller
  • separate Datenbestände: die Datenpflege obliegt jedem Hersteller selbst
  • niedrige Kosten: ein damals wichtiges Argument gegen eine zentrale Datenbank
  • breite Einsetzbarkeit: IBM-kompatible PCs erfüllten dies am besten; Mehrsprachigkeit wird angestrebt
  • leichte Aktualisierbarkeit: Disketten konnten ein bis zweimal jährlich aktualisiert werden, was ein Fortschritt gegenüber der Broschürenlösung mit mehrjährigem Intervall war. Allerdings wurde bereits gesehen, dass die zentrale Datenbank in diesem Punkt die Diskettenlösung noch übertreffen würde.

In weiteren Treffen wurde hieraus ein Pflichtenheft erstellt und über die Namensgebung beraten. Man einigte sich schließlich auf das Akronym CAMPUS (Computer Aided Material Preselection by Uniform Standards), wobei Preselection betonen soll, dass für die endgültige Materialauswahl neben prüfkörperbezogenen Daten in den meisten Fällen auch Bauteilprüfungen erforderlich sind. Die Programmierung wurde in Auftrag gegeben und das Ergebnis, die Version CAMPUS 1.2, auf einer Pressekonferenz am 23. Februar 1988 zu einer VDI-K-Tagung der Öffentlichkeit vorgestellt. Dabei wurde auch bekannt gegeben, dass neben den vier Gründern auch alle anderen Kunststoffhersteller Lizenzen erwerben und somit ihre dem Grundwertekatalog entsprechenden Daten den Kunden zur Verfügung stellen können. Die Lizenz beinhaltet die Verpflichtung, ausschließlich streng nach Grundwertekatalog und den dort zitierten Prüfnormen ermittelte Kennwerte, zu veröffentlichen und wird von der Chemie Wirtschaftsförderungs Gesellschaft mbH (CWFG) vergeben.

Version Datum Beschreibung / Änderungen
1.2 23.02.1988 Erste Version; textbasiert
2.0 1990 Grafik für Kurvenzüge
3.0 1994 DOS-Menüs und Maussteuerung, neues Datenformat
4.0 1996 Portierung auf MS-Windows
4.1 1998 weitere physikalische Multipoint-Daten
4.5 2001 Ergänzung um Chemikalienbeständigkeit und TPEs
5.0 2004 Mehrfach-Basispolymere; WebUpdate-Funktion
5.1 2007 Additivkennzeichnung, Wärmealterung
5.2 2010 Datenblatt nach VDA-Richtlinie 232-201
Übersicht über die Versionsgeschichte der CAMPUS-Software
Version 2 und 3

Die Resonanz auf CAMPUS war in der Fachwelt von Beginn an sehr positiv und ermöglichte die schnelle Verbreitung und Weiterentwicklung des Systems. Schon im Herbst 1989 wurde auf der Kunststoffmesse K'89 ein Prototyp der Version 2.0 vorgestellt, der ab etwa Mitte 1990 ausgeliefert wurde und neben einer verbesserten Bedienung die Möglichkeiten um zusätzliche Einpunktkennwerte für rheologische und thermische Berechnungsprogramme, erstmals die Darstellung funktionaler Abhängigkeiten von Eigenschaften als Diagramm, beispielsweise in Viskositätskurven und temperaturabhängige Zugversuchskurven ermöglichte. Aufgrund des begrenzten Speicherplatzes wurde ein Konzept eingeführt, bei dem für diese Kurven nur wenige Stützstellen gespeichert werden müssen, aus denen während der Bildschirmanzeige der Kurvenzug mit einer Spline-Funktion berechnet wird. Bis August 1990 hatten bereits 22 europäische Kunststoffhersteller das neue System lizenziert, wovon 14 eigene Disketten anboten.[5]

Die Version 3.0 war eine komplette Neuentwicklung mit veränderter Datenstruktur. Sie bot einerseits deutlich mehr Bedienkomfort (Menüleisten mit Maussteuerung, Suchprofil, Kurzzeichen, Kurvenüberlagerung, Postscript-Druck, Konfigurationsspeicherung) durch Nutzung modernerer Hardware, als auch einen teilweise veränderten Grundwertekatalog nach Weiterentwicklungen in der Normung. Die Produkttexte wurden erweitert und die Einheiten konnten nunmehr auch zwischen SI und dem US-System umgeschaltet werden.[6] Mit dieser Version begann auch die Globalisierung von CAMPUS, denn zu den bis dahin ausschließlich europäischen Herstellern gesellten sich nun auch DuPont und Dow Chemical aus den USA.

Version 4

Im asiatischen Raum begannen nennenswerte Entwicklungsaktivitäten ab 1995. Insbesondere in Japan war die Resonanz sehr stark. Allerdings erlaubte das damals in Japan weit verbreitete NEC-DOS keine direkte Portierung und umgekehrt die CAMPUS-Software keine Darstellung des Kanji. Dies gab schließlich den Ausschlag für die überfällige Entwicklung einer Windows-Version (4.0). Eine weitere wichtige Neuerung in Version 4 war die Einführung von Verarbeitungshinweisen. Da es dafür bis heute keine normative Grundlage gibt, werden die Textinformationen für jede Formmasse gesondert angegeben und auch in alle Sprachversionen übersetzt. In Version 4.1 wurden DSC-Kurven und pvT-Daten neu aufgenommen.[7]

Im Jahre 1998 startete der Internetauftritt von CAMPUS unter der Adresse http://www.campusplastics.com, später kam noch http://www.campus.us hinzu. Fortan gab es eine zentrale Anlaufstelle für den Bezug der Daten, die zuvor bei jedem Teilnehmer einzeln angefragt werden mussten. Innerhalb kurzer Zeit standen alle Datenbestände zum Download bereit und erlaubten auch eine deutlich schnellere Aktualisierung. Etwa zur gleichen Zeit kam das lizenzpflichtige MCBase auf den Markt. Es erlaubt, die Datenbanken verschiedener Hersteller zusammenzufassen und ermöglicht so übergreifende Suchläufe und den direkten Werkstoffvergleich in Tabellen und Graphiken. Ebenfalls Bestandteil dieser Software ist eine Exportschnittstelle, insbesondere für CAE-Anwendungen.[8]

Der nächste Meilenstein der CAMPUS-Entwicklung war im Jahr 2001 die Aufnahme von Daten zur chemischen Beständigkeit. Diese Beanspruchung ist in ihrer Komplexität nicht befriedigend genormt. Die Lizenznehmer einigten sich daher auf eine Liste von Chemikalien, für die sie mit einfachen Symbolen (Smiley, Stopp-Zeichen die Beständigkeit, überwiegend bei 23 °C, angeben. Die Suche ist somit einfach möglich, ersetzt aber nicht eine genauere Analyse bei konkreten Einsatzbedingungen für den jeweiligen Kunststoff.[9] In der gleichen Version wurde auch die Klasse der TPEs mit eigenen Eigenschaften in CAMPUS aufgenommen. Dazu mussten die Prüfbedingungen innerhalb der ISO-Normen auf die Belange der TPE abgestimmt werden. (siehe unten)[10]

Hierzu parallel wurde auch das Online-Angebot von CAMPUS erweitert. 2001 startete WebView, eine Internetanwendung, die die Anzeige von CAMPUS-Daten ermöglicht. Im Gegensatz zur Offline-Version kann so eine noch schnellere Suche ermöglicht und auf die Installation verzichtet werden, was insbesondere für Gelegenheitsnutzer vorteilhaft ist. WebView hat diese aber nicht überflüssig gemacht, da die Funktionalität etwas geringer ist und viele Anwender auch keine ständige Internetverbindung haben. In beiden Fällen ist die herstellerübergreifende Suche nur über die lizenzpflichtigen Varianten MCBase bzw. Material Data Center möglich.

Version 5
Screenshot von CAMPUS 5.1

Die 2004 erschienene Version 5 erhielt eine modernere Oberfläche und setzte noch stärker auf das Internet. Die Funktion WebUpdate erlaubte nun die Aktualisierung des Datenbestandes per Knopfdruck. Die inhaltliche Weiterentwicklung ging jedoch langsamer vonstatten, da bereits ein hoher Standard erreicht war. Neu in Version 5.0 konnten für eine Formmasse bis zu drei Basispolymere und zwei Füll- oder Verstärkungsstoffe nach ISO 1043 angegeben werden. In Version 5.1 wurde diese Methodik noch auf schlagzäh modifizierte und flammwidrige Produkte ausgeweitet. Außerdem können in Version 5.1 erstmals Kennwerte für die Wärmealterung angegeben werden.[11]

Im Januar 2010 erschien die Version 5.2.[12] In dieser Version können zusätzliche, der VDA-Richtlinie 232-201 „Kennwerte zur Werkstoffauswahl von Thermoplasten“ entsprechende Datenblätter angezeigt und ausgedruckt werden. Neben vielen bereits vorher in CAMPUS enthaltenen Kennwerten kamen damit auch neue Eigenschaften hinzu, wie zur Lichtbeständigkeit, erweiterten Medienbeständigkeit und Emissionswerten.

Grundwertekatalog

Der Grundwertekatalog gliedert sich in je einen Teil für die Probekörperherstellung, verarbeitungstechnische, mechanische, thermische, elektrische, optische und „sonstige“ Eigenschaften. Eine weitere Gruppe beschreibt das Verhalten gegenüber äußeren Einflüssen wie Brennbarkeit, Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahme.[13] Alle Eigenschaften und Probekörper sind in ISO 10350 wie folgt genormt:

Eigenschaft Symbol Norm Probekörpertyp Einheit
(Maße in mm)
Rheologische Eigenschaften
Schmelze-Volumenfließrate MVR ISO 1133 Material cm3/10 min
Schmelze-Massefließrate MFR
Schwindung Parallel (p) SMp ISO 294-4 (Th.-plast) 60x60x2 %
ISO 2577 (Th.-sets)
Normal (n) SMn ISO 294-4 (Th.-plast)
Mechanische Eigenschaften
Zug-Modul Et ISO 527-1 und -2 ISO 3167 MPa
Streckspannung σY
Streckdehnung \epsilon_{\mathrm Y} %
nominelle Bruchdehnung \epsilon_{\mathrm tB}
Spannung bei 50 % Dehnung σ50 MPa
Bruchspannung σB
Bruchdehnung \epsilon_{\mathrm B} %
Zug-Kriech-Modul 1h Etc1 ISO 899-1 MPa
1000h Etc103
Charpy-Schlagzähigkeit ungekerbt acU ISO 179/1eU 80x10x4 kJ/m2
gekerbt acA ISO 179/1eA
Schlagzugzähigkeit at1 ISO 8256/1
Schlagverhalten bei mehr-
achsiger Beanspruchung
Max. Kraft FM ISO 6603-2 60x60x2 N
Durchstoß-
energie
WP J
Biege-Modul Ef ISO 178 80x10x4 MPa
Biegefestigkeit σf
Thermische Eigenschaften
Schmelztemperatur Tm ISO 11357-1 und -3 Formmasse °C
Glasübergangstemperatur Tg ISO 11357-1 und -2
Formbeständigkeitstemperatur Tf 1,8 ISO 75-1 und -2 80x10x4
Tf 0,45
Tf 8,0
Vicat-Erweichungstemperatur TV 50/50 ISO 306 \ge 10x10x4
Linearer Wärme-
ausdehnungskoeffizient
Parallel (p) αp ISO 11359-1 und -2   10−6 K−1
Normal (n) αn
Brennverhalten 1,6 mm dick B50/1.6 UL 94 ISO 1210 125x13x1,6 Klasse
B500/1.6 ISO 10351 \ge150x\ge150x1,6
-,- mm dick B50/-.- ISO 1210 125x13x-.-
B500/-.- ISO 10351 \ge150x\ge150x-.-
Sauerstoffindex OI23 ISO 4589-1 und-2 80x10x4 %
Elektrische Eigenschaften
Relative Dielektrizitätszahl 100 Hz \epsilon_{\mathrm r} 100 IEC 60250 \ge60x\ge60 x 1  
1 MHz εr 1M 60x60x2  
Dielektrischer Verlustfaktor 100 Hz tan δ 100    
1 MHz tan δ 1M    
Spezifischer Durchgangswiderstand ρe IEC 60093   Ω m
Spezifischer Oberflächenwiderstand σe     Ω
elektrische Festigkeit EB1 IEC 60243-1 \ge60 x \ge60 x 1 kV/mm
Vergleichszahl zur Kriechwegbildung CTI IEC 60112 \ge15 x \ge15 x 4  
Sonstige Eigenschaften
Wasseraufnahme wW ISO 62 und ISO 15512 Dicke \ge 1 %
wH ISO 15512
Dichte ρ ISO 1183   kg/m3

TPE-Eigenschaften

Eigenschaft Norm Einheit
Spannung bei 10 % Dehnung ISO 527-1 und 2 MPa
Spannung bei 100 % Dehnung
Spannung bei 300 % Dehnung
Bruchdehnung (bis > 300 %) %
Bruchspannung MPa
Verformungsrest unter konstante Dehnung (23 °C) ISO 815 %
Verformungsrest unter konstante Dehnung (70 °C)
Verformungsrest unter konstante Dehnung (100 °C)
Reißfestigkeit ISO 34-1 kN/m
Abriebwiderstand ISO 4649 mm3
Shorehärte A (3s) ISO 868 %
Shorehärte D (15s)

Neben diesen Einpunktkennwerten gibt es noch ein temperaturabhängiges Spannungs-Dehnungs-Diagramm für TPE.

Diagramme

Die in CAMPUS enthaltenen Multipoint-Funktionen basieren auf den internationalen Normen für vergleichbare Kennwerte ISO 11403-1 und ISO 11403-2.

Eigenschaft x-Achse z-Parameter Symbol Norm
Schubmodul [MPa] Temperatur [°C] G(T) ISO 6721-1, 2 und 7
Dynamischer Schubmodul [MPa] Temperatur [°C] G(T) ISO 6721-1, 2 und 7
Dämpfung Temperatur [°C] tan δ(T) ISO 6721-1, 2 und 7
Zugmodul [MPa] Temperatur [°C] Et(T) ISO 527-1, 2 und 3
Spannung [MPa] Dehnung [%] Temperatur [°C] σ(ε) ISO 527-1, 2 und 3
Sekantenmodul [MPa] Dehnung [%] Temperatur [°C] EtS(ε,T)
Kriechspannung [MPa] Dehnung [%] Zeit [h], Temperatur [°C] σc(ε,t,T) ISO 899-1
Kriechsekantenmodul [MPa] Dehnung [%] Zeit [h], Temperatur [°C] EtcS(ε,t,T)
Enthalpie [kJ / kg] Temperatur [°C] ΔH(T) / m ISO 11357-1 und 4
Viskosität [Pa s] Schergeschwindigkeit [s−1] Temperatur [°C] η(γ,T) ISO 11443
Schubspannung [Pa s] Schergeschwindigkeit [s−1] Temperatur [°C] τ(γ,T) ISO 11443
Spezifisches Volumen [m3 / kg] Temperatur [°C] Druck [MPa] v(T,p) ISO 17744

Quellen

  1. a b DIN EN ISO 10350 „Kunststoffe – Ermittlung und Darstellung vergleichbarer Einpunktkennwerte“, Beuth-Verlag
  2. a b DIN EN ISO 11403 „Kunststoffe – Ermittlung und Darstellung von vergleichbaren Vielpunkt-Kennwerten“, Beuth-Verlag
  3. a b Swiss Materials 2 (1990) Nr. 3a, S. 74 ff.
  4. Richtlinie zur Erstellung von Formmasse-Normen, Teil 2, 1988
  5. H. Breuer et al., Sonderdruck aus Kunststoffe 80 (1990) 11
  6. H. Breuer et al., Sonderdruck aus Kunststoffe 84 (1994) 7+8
  7. R. Tüllmann et al., 21. VDI-Jahrestagung Spritzgießtechnik (1998), S. 167 ff.
  8. E. Baur, Kunststoffe 88 (1998), S. 654 ff.
  9. A. Lindner, Kunststoffe 91 (2001) 7, S. 28 ff.
  10. D. Ayglon et al., Plastverarbeiter 51 (2001), S. 188 ff.
  11. E. Baur, Kunststoffe 5/2007, S. 76 ff.
  12. MBase News (15. Januar 2010)
  13. Contents of CAMPUS

Weblinks


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