Ermüdungsprüfung an Verbundwerkstoffen für die Luftfahrtindustrie 

Die Verwendung von Composites bietet in der Flugzeugkonstruktion große Vorteile durch Gewichtseinsparungen, Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, Erhöhung der Nutzlast, Vergrößerung der Reichweite sowie verbesserte Betriebsfestigkeit, Lebensdauer und Sicherheit.  Die Verbesserung der Dauerfestigkeit durch Composites im Vergleich zu Aluminium ist ebenfalls ein wichtiger Gewinn.
LTM_Composites1
LTM_Composites2

Um zukünftig den gestiegenen Prüfanforderungen seiner Aerospace-Kunden gerecht zu werden, entschied sich ein führender Composites-Hersteller für ein neues Prüfsystem von Zwick. Das neu eingeführte Prüfverfahren umfasst HCF-Dauerschwingfestigkeits-Prüfungen von Glasfaserproben in einem 3-Punkt-Biegemodus, die bei einer Frequenz von 25 Hz mit Belastungsspitzen von bis zu 1,4 kN durchgeführt werden, was einer Spitzenverschiebung von ca. 10 mm entspricht. Ziel der Prüfung ist die Ermittlung der Schwingspielzahl bis zum Probenbruch mit einer erwarteten Zeitfestigkeit von bis zu 3 Millionen Zyklen.

Zur Erfüllung dieser Prüfanforderungen wurde eine elektro-dynamische Linearmotorprüfmaschine (Fmax 5 kN) von Zwick installiert. Die ölfreie LTM verfügt über einen patentierten Stellantrieb mit zylindrischer Öffnung, der Platz für die Installation eines internen Inkrementalgebers direkt auf der Kraftachse und in unmittelbarer Nähe der Prüfprobe bietet. Diese Anordnung gewährleistet hohe Wiederholbarkeit der Prüfpunkte und eine äußerst präzise Wegmessung des Stellantrieb-Prüfkolbens im Bereich von +/- 2 µm.

Prüfungen bei hohen Frequenzen in Verbindung mit großen Wegen erzeugen eine relativ hohe Beschleunigung der seismischen Massekomponente, die vom Kraftaufnehmer als zusätzliche Kraft wahrgenommen wird. Mithilfe eines Massenausgleichs ist testXpert R in der Lage, die zusätzliche Kraft bzw. an beiden Spitzen wahrgenommene Fehler zu subtrahieren, wodurch eine genauere Kraftmessung und Regelung möglich ist.

Ein wesentlicher Vorteil der LTM-Maschine besteht darin, dass sie für den Betrieb nur eine Stromzufuhr erfordert und der Motor nur so viel Strom aufnimmt, wie für die jeweilige Prüfung erforderlich ist. Standardmäßig wird mit der LTM ein integrierter Luftkühlungswärmetauscher geliefert, sodass keine externe Kühlwasserzufuhr benötigt wird. Die LTM hat nur minimale Wartungsanforderungen, da das System über ein verschleißfreies Prüfkolben- und Bremssystem verfügt.

Top