Druckvorrichtung HCCF für die CFK- und GFK-Prüfung

Die Druckprüfung an langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen wird oft als Königsklasse unter den Prüfungen bezeichnet. Der Probekörper muss dabei während der Prüfung exakt axial auf Druck belastet werden. Die Krafteinleitung in den Probekörper ist problematisch und Scheranteile bei der Beanspruchung führen zu fehlerhaften Prüfergebnissen.

Uniaxiale Gelege können anhand relativ schmaler Probekörper geprüft werden. Zu diesem Zweck werden Druckwerkzeuge für stirnseitige Krafteinleitung eingesetzt, bei denen der Probekörper nur gegen Ausknicken abgestützt wird. Als Prüfmethode kommt die modifizierte ASTM D 695 oder auch die prEN 2850 Typ B zum Einsatz. Wenn diese stirnseitige Krafteinleitung zu Zerstörungen an der Krafteinleitungsstelle führt, dann sind auch Verfahren möglich, bei denen die Druckkraft durch Klemmung eingeleitet wird. Eine solche Methode ist zum Beispiel in der ASTM D 3410 und sie ist in der prEN 2850 Typ A beschrieben. Bei dickeren Probekörpern kann die erforderliche Klemmung so groß werden, dass es zu Zerstörungen an den Aufleimern kommt. Die ASTM D 6641 und die Airbus AITM 1-0008 beschreiben ein Verfahren, bei dem die zwei Lasteinbringungsverfahren „End-loading“ und „Shear-loading“ kombiniert werden, so dass auch bei höheren Druckfestigkeiten durch die bessere Druckverteilung gültige Brucharten erzeugt werden können.

Die „Hydraulic Composites Compression Fixture – HCCF“ wurde von der IMA Materialforschung und Anwendungstechnik in Dresden entwickelt und patentiert. Sie wird von Zwick in Ulm hergestellt und 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 die Vermeidung von Fehlerquellen und Reduktion der Zahl der ungültigen Prüfungen.

• Variabilität der Vorrichtung, die es erlaubt, viele unterschiedliche Prüfkörpergeometrien zu prüfen

• Parallel schließende hydraulische Klemmung ohne bewegliche Keile

Neben den oben genannten Druckversuchen kann die HCCF auch für Kerbdruckversuche (open hole compression, filled hole compression)
nach AITM 1-0008 eingesetzt werden.

Die offene C-Gestellbauweise gewährleistet einen bequemen Probenwechsel. Außerdem vereinfacht sie den Einsatz von Längenänderungs-Messsystemen. Der Probekörper ist durch diese Bauweise extrem genau ausgerichtet. Toleranzen aus dem Prüfaufbau - wie sie bei Vorrichtungen mit Keilspannung beispielsweise vorkommen - werden vermieden.  Die optimierte Probenführung minimiert Messfehler und Streuungen. Auch eine Verfälschung der Messergebnisse durch Reibkräfte wird weitestgehend ausgeschlossen aufgrund einer reibungsarmen Kugelführung in dieser Druckvorrichtung.

Auch der Probenwechsel sowie die Inspektion und Reinigung der Spannflächen ist aufgrund der magnetischen Halterung der beweglichen Spannbacken einfach zu bewerkstelligen.

Auch bei hohen oder tiefen Temperaturen lässt sich die Vorrichtung bei der entsprechenden Materialauswahl einsetzen. Für die Prüfung im erweiterten Temperaturbereich stehen Ausführungen zur Verfügung, die bei Temperaturen
von -60 bis +150° C einsetzbar sind.