Druckprüfung an langfaserverstärkten Composites
Die Druckprüfung an CFK-Werkstoffen wird als Königsklasse unter den Prüfungen bezeichnet. Der Probekörper muss während der Prüfung exakt axial auf Druck belastet werden. Die Krafteinleitung in den Probekörper ist problematisch. Biegung und Spannungsspitzen führen leicht zu fehlerhaften Prüfergebnissen, Die Druckvorrichtung HCCF wurde 2010 von einem großen europäischen Flugzeughersteller geprüft und für gut befunden.
Die Prüfung wird in der europäischen Luftfahrtindustrie und von deren Zulieferern auf Grundlage der Airbus-Norm AITM 1-0008 (2010) durchgeführt. Bei kleineren Probekörperquerschnitten kann die Krafteinleitung über eine einfache Einspannung erfolgen (shear loading). Größere Probekörperdicken erfordern eine zusätzliche Krafteinleitung über exakt bearbeitete Stirnseiten (combined loading). Zur Vermeidung von Spannungsspitzen werden die Spannbacken mit einem kleinen Überstand ausgeführt, der bei Airbus mit „Soft load introduction“ bezeichnet wird.
Grundsätzlich kann diese Prüfung mit parallel schließenden hydraulischen Probenhaltern durchgeführt werden. Diese werden auch für den Zugversuch eingesetzt, sind aber oft nicht hinreichend seitenstabil. Die Folge sind ungültige Messungen.
Der Flugzeughersteller untersuchte deshalb einen alternativen Prüfaufbau: Die „Hydraulic Composites Compression Fixture – HCCF“ wurde von der IMA Materialforschung und Anwendungstechnik in Dresden entwickelt und patentiert. Sie wird vom Prüfmaschinenhersteller Zwick in Ulm gefertigt und vermarktet.
Im Ergebnis wurde Zwick bestätigt, dass die HCCF Druckeinrichtung für Versuche nach AITM 1-0008 gut geeignet ist.
Die HCCF zeichnet sich gegenüber bisherigen Druckeinrichtungen für Faserverbundwerkzeuge durch mehrere Vorteile aus:
• Zeitersparnis durch ein gravierend vereinfachtes Handling der Probekörper, bessere Kontrollmöglichkeiten und eine wesentlich verringerte Prüfzeit der Serie
• Reproduzierbarere Ergebnisse durch exaktes Alignment, die Vermeidung von Fehlerquellen und Reduktion der Quote ungültiger Prüfungen.
• Variabilität der Vorrichtung, die es erlaubt, viele unterschiedliche Prüfkörpergeometrien zu prüfen
• Parallel schließende hydraulische Klemmung ohne bewegliche Keile
Die HCCF kann auch für Kerbdruckversuche (OHC, FHC) nach AITM 1-0008 verwendet werden.
Für die Prüfung im erweiterten Temperaturbereich stehen Ausführungen zur Verfügung, die bei Temperaturen von -60 °C bis +150 °C einsetzbar sind.
Weitere Prüfvorrichtungen für Druckversuche
