Innovative Dehnungs-Aufblähungs-Torsionsprüfmaschine für TU Graz

Für die wissenschaftlichen Untersuchungen an röhrenartigen Strukturen stattete das Institut für Biomechanik das Labor mit einer Dehnungs-Aufblähungs-Torsionsprüfmaschine von ZwickRoell für sowohl quasistatische als auch hochdynamische Belastungen aus. Da die meisten körperlichen Gewebe multiaxialen Belastungen ausgesetzt sind, will man den in-vivo multiaxialen Belastungszustand stets möglichst genau simulieren, was technisch ausgereifte Geräte erfordert.

Mit der innovativen Prüfmaschine von ZwickRoell hat das Institut für Biomechanik die Möglichkeit, eine Axialkraft (Dehnung), einen Innendruck (Aufblähung) und eine Drehbewegung (Torsion) auf die Gewebe aufzubringen - und alle zur gleichen Zeit. Dabei befinden sich die zu prüfenden Gewebe in einem Medienbad (physiologische Lösung). Traversen, die sich symmetrische bewegen, sorgen dafür, dass die Probenmitte immer in der gleichen horizontalen Lage bleibt. Wegen der Empfindlichkeit der zu prüfenden Strukturen müssen die Dehnungen gemessen werden, ohne dabei die Probe zu beeinflussen. Die von ZwickRoell entwickelte Lösung  besteht aus einer Kombination der beiden berührungslosen Messysteme laserXtens und videoXtens, wobei der videoXtens  für eine gleichzeitige Messung der axialen Dehnung sowie der Breitenänderung sorgt, während der laserXtens das auf die Gewebe aufgebrachte Drehmoment misst.

Zur Ausstattung des Labors vom  Institut für Biomechanik gehören unter anderem eine biaxiale Zugprüfanlage und eine triaxiale Scherprüfanlage. Diese Anlagen wurden alle in Zusammenarbeit mit ZwickRoell konstruiert und gebaut. Die wichtigsten Prüfungen sind hier uniaxiale und biaxiale Dehnungsversuche an weichen biologischen Geweben,  triaxiale Scherprüfungen an orthotropischen dicken Geweben (Myokardium) und Dehnungs-Aufblähungs-Torsionsprüfungen an Strukturen wie Arterien, Speiseröhren und Luftröhren.

"Seit einer längeren Zeit arbeiten wir mit ZwickRoell zusammen. Die Firma hat ihren Sitz in der Nähe von Graz, was den Umgang mit Fragen zu den Systemen sowie deren Wartung und die Entwicklung von Prototypen  vereinfacht", erklärt Dr. Gerhard Sommer, Forschungsingenieur am Institut für Biomechanik der Technischen Universität Graz.