09/13/16

Bestimmung mechanischer Eigenschaften an CFK- und GFK-Proben

Universalprüfmaschinen mit Temperaturkammer und Dehnungsmessgerät


Universalprüfmaschine Inspekt 250kN zur Prüfung von CFK- und GFK-Proben

Kohlenstofffaserverstärkte Kunstsstoffe (CFK), umgangssprachlich auch Carbon (engl. für Kohlenstoff) genannt und Glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) werden durch die Einbettung von Kohlenstofffasern als Verstärkung in eine Kunststoffmatrix hergestellt. Durch diese Strukur wird eine hohe Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht gewährleistet, weshalb der Werkstoff z. B. in der Luft- und Raumfahrt, im Fahrzeugbau oder für Sportgeräte verwendet wird.

Die Materialeigenschaften weisen allerdings eine starke Richtungsabhängigkeit auf. In Faserrichtung ist sowohl die Festigkeit als auch die Steifigkeit wesentlich höher als quer zur Hauptfaserrichtung. Zur vollständigen Beurteilung der Materialeigenschaften ist es deshalb wichtig, die Proben je nach Einsatzgebiet in verschiedene Richtungen zu belasten.

In der Universalprüfmaschine Inspekt 250kN beispielsweise können mit verschiedenen Prüfwerkzeugen Zugversuche, Biegeversuche sowie Stauchversuche an CFK- und GKF- Proben durchgeführt werden. Biegeversuche an diesen Proben werden auch dann relevant, wenn das Material eine sehr hohe Steifigkeit aufweist und deshalb ein Zugversuch zur Ermittlung der relevanten Kennwerte ungeeignet ist. Ebenso werden die Materialeigenschaften von Kohlenstofffaser- und Glasfaser- Kunststoffverbunden durch die Umgebungstemperatur beeinflusst. Da solche Werkstoffe in vielen Einsatzgebieten, wie der Luft- und Raumfahrt oder dem Fahrzeugbau, erheblichen Temperaturschwankungen ausge­setzt sind, ist eine Überprüfungen unter diesen Bedingungen von großer Bedeutung. Durch die Adaption einer Temperaturkammer in den Prüfraum können die verschiedenen Beanspruchungsarten (Zug, Druck, Biegung) in einem Temperaturbereich von -70°C bis +350°C aufgebracht werden.

Durch die Nutzung eines Videoextensometers kann die Längsdehnung der CFK-und GFK- Probe sowohl innerhalb als auch außerhalb der Temperaturkammer ermittelt werden. Der Vorteil eines optischen Dehnungsmessgerätes liegt in dem berührungslosen Messprinzip. Das spröde Bruchverhalten von vielen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen kann nicht zu einer Beschädigung des Messsystems führen. Alle Prüfwerkzeuge sind bis zur Nennlast der Prüfmaschine von 250kN ausgelegt. Damit kann ein großes Spektrum verschiedener Prüfungen flexibel abgedeckt werden.


 

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