Prüftechnik für Composites
Composites/Faserverstärkte Kunststoffe sind leistungsstarke Leichtbauwerkstoffe mit hoher Festigkeit bei geringem Gewicht, hervorragendem Ermüdungsverhalten und großer Gestaltungsfreiheit. Sie kommen vor allem in Luft- und Raumfahrt, Windenergie und Automotive zum Einsatz. Damit diese innovativen Materialien zuverlässig eingesetzt werden können, ist eine präzise und normgerechte Prüfung unerlässlich.
Hegewald & Peschke bietet ein umfassendes Portfolio an Prüfmaschinen, Spannzeugen und Zubehör zur mechanischen Charakterisierung von Verbundwerkstoffen. Unsere Prüflösungen ermöglichen die normkonforme Durchführung von Prüfungen nach ASTM, ISO und DIN – von klassischen Zug-, Druck- und Biegeversuchen bis hin zu komplexen Verbundtests. So lassen sich mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Steifigkeit, Bruchverhalten oder Ermüdungsbeständigkeit präzise bestimmen.
In den meisten Anwendungen bildet eine Universalprüfmaschine der inspekt-Serie die Basis für die Durchführung der unterschiedlichen Prüfverfahren. Die Modellvielfalt mit Laststufen von 100 N bis 2500 kN ermöglicht eine optimale Anpassung an den jeweiligen Einsatzbereich und garantiert präzise, normgerechte sowie zuverlässige Prüfergebnisse.
Anforderungen an das Prüfsystem
Die Prüfung von Faserverbundwerkstoffen stellt besondere Anforderungen an Prüfsystem, Probenhandling und Sicherheit. Mit den Universalprüfmaschinen der inspekt-Serie bietet Hegewald & Peschke präzise und flexibel anpassbare Lösungen. Dank ihres modularen Aufbaus lassen sich die Systeme individuell konfigurieren – etwa mit passenden Dehnungsmessgeräten, Spannzeugen oder Temperier-/ Klimakammern und weiterem Zubehör. So wird jede inspekt-Prüfmaschine zum Spezialisten für die normgerechte Prüfung von Composite-Materialien.
Passende Spannzeuge für alle Prüfverfahren ermöglichen eine umfassende und normgerechte Prüfung.
Ausfahrbare Temperierkammern erlauben Prüfungen über einen weiten Temperaturbereich.
Für den Schutz der Bediener sorgen Sicherheitsumhausungen mit elektrisch verriegelter Tür.
Ausrichtadapter gewährleisten die präzise Ausrichtung des Laststrangs.
1. Präzise Einspannung und Probenvorbereitung
Eine exakte Probenausrichtung ist entscheidend, um axiale Belastung sicherzustellen und Messfehler zu vermeiden. Die Universalprüfmaschinen der Serie inspekt verfügen über stabile Lastrahmen und Ausrichtadapter für eine zentrische, winkelfreie Einspannung. Parallel schließende Spannzeuge und Krafthaltemodi ermöglichen ein reproduzierbares Einspannen ohne Schubkräfte – optimal für präzise E-Modul-Bestimmungen nach ISO 527-1.
Für empfindliche Proben, z. B. Faserstränge, können Aufleimer verwendet werden, um vorzeitige Brüche zu verhindern.
2. Hohe Genauigkeit der Kraftmessung
Da Verbundwerkstoffe oft hohe Festigkeiten bei geringer Dehnung aufweisen, ist eine präzise Kraftmessung unerlässlich. Die inspekt-Prüfmaschinen erreichen Messgenauigkeiten bis Klasse 0,5 nach DIN EN ISO 7500-1 bzw. ASTM E4 – ideal zur Ermittlung mechanischer Kennwerte wie Elastizitätsmodul oder Zugfestigkeit.
3. Prüfbedingungen: Temperatur und Klima
CFK- und GFK-Materialien reagieren empfindlich auf Temperatur und Feuchtigkeit. Mit integrierten Temperier- und Klimakammern können Prüfungen im Bereich von –70 °C bis +250 °C durchgeführt werden – fix montiert oder flexibel auf Schienensystemen. So lassen sich praxisnahe Umgebungsbedingungen realistisch simulieren.
4. Sicherheit bei der Prüfung
Beim Bruch von CFK entstehen scharfkantige Splitter, Stäube oder Gase. Zum Schutz des Bedienpersonals bietet Hegewald & Peschke:
- Schutzumhausungen mit elektrisch verriegelten Türen nach EN ISO 13849-1
- Absaugsysteme mit HEPA-Filtern für Carbonfaserstäube
- Antistatische Ausstattung und Schutz nach IP67
5. Präzise Dehnungsmessung mit DMS-Sensorik
Für hochauflösende Verformungsmessungen lassen sich DMS-applizierte Proben direkt in die Prüfsoftware LabMaster integrieren. Über einen Messverstärker werden die Dehnungsdaten synchron erfasst und ausgewertet – für maximale Genauigkeit in der Analyse lokaler Verformungen.
Prüfverfahren für Composites mit Universalprüfmaschinen
Eine Auswahl an Prüfverfahren, die mit einer Unviersalprüfmaschine inspekt 250 kN und geeignetem Zubehör (Temperierkammer, Videoextensometer, Spannzeuge mit Ankoppelsystem für Prüfwerkzeuge) realisiert werden können.
Zugversuche:
- ASTM D3039: Zugversuch an an faserverstärkten Kunststoffen
- ISO 527-4/-5: Zugversuch an Composites
- DIN EN 2561: Zugversuch an unidirektionalen Laminaten
- EN ISO 14129, ASTM D3518: 45° Zugversuch
Biegeversuche:
- ASTM D790: Dreipunkt-Biegeversuch
- ASTM-D2344: Kurzbiegeversuch (ILSS)
- ISO 14125: Vierpunkt-/Dreipunkt-Biegeversuch
- DIN EN 2597: Biegeversuch an Laminaten
Druckversuche:
- DIN EN 2850: Druckversuch an unidirektionalen Laminaten
- ASTM D6641, ISO 14126: Druckprüfung
Scherversuche:
- ASTM D3518: Scherversuch im ±45°-Laminat
- ASTM-D4255: Scherzugprüfung (two-rail shear)
Diese Normen sind nur ein Teil der zahlreichen Prüfnormen, die Sie mit unseren Prüfmaschinen abdecken können. Kontaktieren Sie uns – wir konfigurieren gern ein Prüfsystem, das perfekt zu Ihrer Prüfnorm oder Prüfaufgabe passt.
Dehnungsmessgeräte für die Compositeprüfung
Zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls kommen bei der Prüfung von Composite-Materialien neben applizierten Dehnungsmessstreifen häufig taktile oder optische Extensometer zum Einsatz. Verwendet werden dabei sowohl Clip-on-Messsysteme als auch Langwegdehnungsmessgeräte mit integriertem Klappmechanismus zur Energieableitung und einer hohen Auflösung von bis zu 0,01 µm.
Alternativ können Videoextensometer eingesetzt werden, die Dehnungen berührungslos erfassen – sowohl makroskopisch über die gesamte Probe als auch segmentweise zur Analyse lokaler Dehnungsverteilungen. Mithilfe hochauflösender Videotechnologie werden Verformungen anhand der natürlichen Oberflächenstruktur oder optional aufgebrachter Messmarken präzise gemessen.
Das DIC-Modul (Digital Image Correlation) ermöglicht zusätzlich eine orts- und richtungsabhängige Erfassung lokaler Dehnungen. So lassen sich komplexe Deformationsvorgänge während der Prüfung anschaulich visualisieren und detailliert auswerten – ein entscheidender Vorteil insbesondere bei der Untersuchung kohlenstofffaserverstärkter Verbundwerkstoffe (CFK).
Rotationsschlagwerk für hochdynamische Zugprüfungen
Mit dem Rotationsschlagwerk lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen und technischen Textilien bei crashrelevanten Geschwindigkeiten realitätsnah bestimmen – ideal für Anwendungen im Leichtbau und der Automobilindustrie.
Das System ermöglicht Dehnraten bis 350 s⁻¹ und damit die präzise Ermittlung von E-Modul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten. Die erzeugten Materialkennwerte dienen als Grundlage für Crashsimulationen und bilden das Werkstoffverhalten bei etwa 50 km/h (14 m/s) ab.
Die Prüfanlage arbeitet mit einer rotierenden Schwungmasse (300 kg), deren Energie auf einen Linearschlitten mit Probenaufnahme übertragen wird. Der eigentliche Zugversuch dauert nur wenige Millisekunden – währenddessen werden Kraft-, Weg- und Zeitdaten hochauflösend erfasst und automatisch in die Prüfsoftware LabMaster zur weiteren Auswertung übernommen.
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