Modulares 600 kN Prüfsystem für Faserverbundwerkstoffe

Die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen werden für jede Beanspruchungsart mit speziell dafür entwickelten Prüfmethoden charakterisiert. Je nach Faseraufbau kommen Zug-, Druck-, Biege- und Scherprüfungen in unterschiedlichen Ausprägungen zum Einsatz. Gemessen werden die Eigenschaften der Matrix, der Faser, des Gewebes, der Faser-Matrix Anbindung, des unidirektionalen Laminats, des multidirektionalen Laminats und natürlich auch des Bauelements und der Baugruppe. ZwickRoell hat für diesen Zweck ein modulares Prüfmaschinenkonzept entwickelt, das jetzt für Prüfkräfte bis 600 kN zur Verfügung steht und dabei Prüftemperaturen von -55 °C bis +350°C erlaubt.
Modulares Prfsystem bis 600 kN

Die Prüfungen an Faserverbundwerkstoffen sind in der internationalen und nationalen Normung (ISO, ASTM, EN, DIN) und in firmeneigenen Regelwerken von Airbus (AITM) und Boeing (BSS) beschrieben. Darüber hinaus werden die Laminate üblicherweise auch in den realen Abmessungen der späteren Bauteile charakterisiert. Im Flugzeugbau kommt es dadurch zu Probekörpern mit sehr großen Abmessungen, die entsprechend große Prüfkräfte erfordern. 

Ein Beispiel dafür ist die Airbus Norm AITM 1-008, die mit der Probekörperdimension A3 Druckprüfungen bis 500 kN beschreibt. ZwickRoell hat für diesen Zweck einen hydraulischen Zug-Probenhalter so modifiziert, dass Druckprüfungen zusätzlich damit ermöglicht werden. Die Probenhalter sind gegeneinander mit einer stabilen Längsführung geführt. Die Klemmbacken sind mit der „soft load introduction“ ausgestattet, die für eine sanfte Krafteinleitung sorgt. Neben der Lasteinleitung durch  Klemmung (shear-loading)  ist auch das „combined loading“ möglich, bei dem der Probekörper zusätzlich an den Stirnseiten abgestützt wird.  Im Rahmen von Alignment-Messungen nach Nadcap AC 7122 konnte die exakte Ausrichtung des Probenhalters nachgewiesen werden. Der Nachweis nach AITM 1.0008 zur Einhaltung der Querbewegung unter Last gelang mit diesem Prüfaufbau problemlos.

Durch den konsequenten Einsatz eines modularen Anschlußsystems kann diese 600 kN Prüfmaschine in kurzer Zeit auf sehr verschiedene Prüfarten umgebaut werden. So stehen in der vollständigen Ausbaustufe Werkzeuge und Sensoren bereit, die Prüfungen nach 21 unterschiedliche Versuchsarten und rund 115 Normen ermöglichen. Hierzu zählen neben den üblichen Zugversuchen auch FHT, OHT, End-loading Druckversuche, FHC, OHC, Scherung durch Überlappung, Iosipescu Scherversuche, V-Kerb Scherversuche, In-Plane Scherversuche (IPS), Kurzbiegeversuche (SBS, ILSS), Drei- und Vierpunkt Biegeversuche und bruchmechanische Untersuchungen.

Mit dem digitalen Längenänderungsaufnehmer makroXtens steht ein höchauflösendes Wegmeßsystem zur Verfügung, dass nicht nur für Zugversuche, sondern mit entsprechenden Fühlerarmen auch für Biegeversuche und End-Loading Druckversuche eingesetzt wird.

Die auf Schienen komfortabel einfahrbare Temperierkammer ermöglicht die Prüfungen in einem breiten Temperaturbereich. Die Kühlung erfolgt dabei wahlweise über Flüssigstickstoff, oder über ein Kühlaggregat.

Weitere modulare Prüfsysteme für die Prüfung von Faserverbundwerkstoffen gibt es bei ZwickRoell in den Kraftstufen 100 kN und 250 kN.


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