Testmöglichkeiten an einer Hochgeschwindigkeitsprüfmaschine

Mittels zweier Hochgeschwindigkeitsprüfmaschinen können am IVW kurzzeitdynamische Zug-, Schub-, und Druckversuche mit Prüfgeschwindigkeiten bis 20 m/s, bei Temperaturen von -100 °C bis 250 °C sowie einer Maximalkraft von 160 kN durchgeführt werden.

Verbundwerkstoffe, im Besonderen endlosfaserverstärkte Kunststoffverbundwerkstoffe, finden aufgrund ihrer exzellenten mechanischen Eigenschaften, dem hohen Energieabsorptionsvermögen sowie dem Leichtbaupotential zunehmend Anwendung in sicherheitsrelevanten Strukturbauteilen. Zur virtuellen Auslegung und Berechnung dieser Bauteile werden häufig auch kurzzeitdynamische Materialkennwerte benötigt, die bei hohen Prüfgeschwindigkeiten bzw. Dehnraten ermittelt werden.

Hierzu stehen am IVW zwei servo-hydraulische Hochgeschwindigkeitsprüfmaschinen (HTM 5020 & HTM 16020) der Firma ZwickRoell zur Verfügung, mit denen Prüfgeschwindigkeiten im Bereich von 0,1 mm/s bis 20 m/s im Zug-, Schub- sowie Druckversuch an Probekörpern und Bauteilen realisiert werden können. Die Prüfkraft beträgt dabei maximal 160 kN und wird mittels Piezokraftsensoren aufgezeichnet, die speziell für diese hochdynamische Beanspruchung ausgelegt sind. Durch den Einsatz einer Temperaturkammer können weiterhin temperaturvariante Versuche im Bereich von -100 °C bis 250 °C durchgeführt werden. Die maschinenseitig maximal erzielbare Verformung von 250 mm wird durch ein digitales Hochgeschwindigkeits-Kamerasystem (maximale Aufnahmefrequenz von einer Million Bilder pro Sekunde) erfasst. Die Dehnungsauswertung erfolgt über eine optische Deformationsanalyse. Durch eigens entwickelte Prüfaufbauten (z. B. Querkraftstütze für Druckversuche) kann flexibel auf sich ändernde Prüfparameter reagiert und verschiedene Probekörperdimensionen (z.B. Einzelfaserzugversuche) und -geometrien können getestet werden. Mit diesen Versuchen wird der Einfluss von Dehnrate (bis 200 1/s) und Temperatur auf die mechanischen Materialeigenschaften untersucht, welche Eingang in Werkstoff- und Simulationsmodelle finden.

Förderung:

Die Schnellzerreißmaschine HTM 16020 wurde im Rahmen des Projekts „TTC – Technologiezentrum Thermoplastische Composites“ beschafft und findet u. A. Anwendung im Projekt „Chara-TPC - Aufbau eines Charakterisierungs-Zentrums in RLP für thermoplastische Composites“. Beide Projekte werden vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und dem Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Landwirtschaft und Weinbau (MWVLW) gefördert (Förderkennzeichen: 84005413)