Materialprüfung mit integriertem Computertomographen an der TU Dresden

Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden führt umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf dem Gebiet beanspruchungsgerechter Leichtbaustrukturen und -systeme durch. Dabei wird ein werkstoff- und produktübergreifender Ansatz zu Grunde gelegt, der durchgängig die gesamte Entwicklungskette – Werkstoff, Konstruktion, Simulation, Fertigung, Prototyp, Test, Qualitätssicherung, Kosten – umfasst. Um das komplexe nichtlineare Verhalten von Leichtbauwerkstoffen noch detaillierter analysieren zu können, steht dem ILK nun eine Prüfmaschine von ZwickRoell mit integriertem Computertomographen zur Verfügung.
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Die Kernkompetenz des ILK liegt im Entwickeln, Auslegen und Optimieren von Komponenten und Systemen des Hochleistungsleichtbaus sowie der prototypischen Fertigung. Je nach Anforderung werden hier alle Werkstoffklassen vom Stahl über Aluminium, Magnesium und Titan sowie Kunststoff bis hin zur Keramik entsprechend ihrem konstruktiv-technologischen Eigenschaftsprofil ebenso einbezogen wie Composites mit Kurzfaser-, Endlosfaser- oder Textilverstärkung. 

Um die Auslegung von Leichtbaustrukturen unter statischen Belastungen optimieren zu können und ein besseres Verständnis der Versagensphänomenologie derartiger Strukturen zu erlangen, hat sich das ILK für eine 250 kN Prüfmaschine von ZwickRoell entschieden. Mehrkomponentenwerkstoffe sollen hinsichtlich Schädigung und Zuverlässigkeit mit der mehrachsigen Zug- / Druck-Torsionsprüfmaschine mit dem integrierten  Computertomographen untersucht werden. Mikromechanische Vorgänge wie Rissbildung und Rissöffnung sollen mit dem messbaren Antwortverhalten (Steifigkeit, Festigkeit) korreliert werden. Die Probe wird kombinierten Zug-, Druck- und Torsionsbelastungen ausgesetzt. Während der Belastung der Probe erhält der Computertomograph ein Triggersignal, um die Probe unter Last in unterschiedlichen Positionen zu durchleuchten. So kann das Schädigungsverhalten von Mehrkomponentenwerkstoffen während der Belastung direkt, ortsaufgelöst visualisiert werden. Ziel ist es, eine Auflösung von ca. 1 µm zu erreichen.

Die ZwickRoell Einspindelprüfmaschine verfügt über einen extra weiten Säulenabstand und eine Lastrahmenerhöhung, um den Computertomographen im Prüfraum integrieren zu können. Zusätzlich ist in der oberen Traverse ein 2000 Nm Torsionsantrieb angebracht, um die Probe mit Torsionsmomenten zu beaufschlagen. Jeweils ein Aufnehmer misst Torsionsmomente sowie Zug- und Druckkräfte. Über ein ZwickRoell-I/O-Modul wird elektrisch der Trigger für die Messung mit dem Computertomographen ausgegeben. Mit der testXpert Mehrachs-Masterprüfvorschrift wird der Prüfablauf programmiert und die Messergebnisse ausgewertet und dargestellt.


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