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ASTM D695: Druckversuch Composites und Kunststoff

End Loading Compression Methode

Die Norm ASTM D695 beschreibt den Druckversuch mit stirnseitiger Krafteinleitung (End Loading Compression). Das Standard-Prüfverfahren nach ASTM D695 wird eingesetzt, um die Druckeigenschaften von Kunststoffen und endlosfaserverstärkten Composite Materialien zu bestimmen.

Dieses Verfahren basiert auf der ursprünglich für die Kunststoffprüfung entwickelten ASTM D695 und wurde für die Prüfung von endlosfaserverstärkten Composite Materialien in den Normen EN 2850 und Boeing BSS 7260 Type III und IV weiterentwickelt. Von Vorteil ist der relativ einfache Prüfaufbau und eine einfache Druckvorrichtung, die eine exakt senkrecht positionierte Knickstütze bietet.

Auch die Normen EN 2850 (Type B) oder Boeing BSS 7260 (Type III und Type IV) beschreiben den End Loading Compression Test an Composite. 

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Ermittelte Kennwerte nach ASTM D695

Die im Druckversuch nach ASTM D695 ermittelten Kennwerte sind:

  • Druckfestigkeit: Unter der Durckfestigkeit versteht man die maximale Druckkraft pro Flächeneinheit, bevor das Material versagt. Die Einheit der Druckfestigkeit wird üblicherweise in Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Megapascal (MPa) angegeben.
  • Druckdehnung: Die Druckdehnung wird in der Regel in Prozent ausgedrückt und gibt an, wie viel ein Material in Bezug auf seine ursprüngliche Größe verformt wird, wenn es unter Druck gesetzt wird. Die Druckdehnung kann Informationen über die Elastizität und Verformungscharakteristiken des Materials liefern.
  • Druckmodul: Der Druckmodul misst die Steifigkeit eines Materials, insbesondere sein Verhalten bei Druckbelastungen. 

    Der Druckmodul ist definiert als das Verhältnis der Druckspannung zur Druckdehnung. Es wird in der Regel in Einheiten wie Pfund pro Quadratzoll (psi) oder Megapascal (MPa) ausgedrückt. Die Formel zur Berechnung des Druckmoduls lautet: Druckmodul = Druckspannung / Druckdehnung

ASTM D695: Versuchsdurchführung und Prüfmittel

Beim Druckversuch nach ASTM D695 im End Loading Compression Verfahren wird der Probekörper zwischen zwei Druckplatten in Längsrichtung belastet. Hierfür steht eine spezielle ZwickRoell End Loading Durckvorrichtung mit integrierter Knickstütze zur Verfügung, die verhindert dass die Probe durch überlagerte Biegung frühzeitig versagt. Die Knickstütze trägt jedoch nicht zur Kraftübertragung in die Probe bei. Die Krafteinleitung erfolgt ausschließlich über die Endflächen der Probe und erfordert daher eine sehr exakte Bearbeitung der Endflächen.

  • Zur Messung des Druckmoduls nach ASTM D695 wird ein Probekörper ohne Aufleimer verwendet. Zur Bestimmung der Gültigkeit des Druckversuchs durch Quantifizierung überlagerter Biegeverformungen (Percent Bending) erfolgt eine Dehnungsmessung mit separat messenden, beidseitig mittig applizierten Dehnmessstreifen (DMS). Hierfür wird eine Knickstütze mit Aussparungen an den Stellen der applizierten Dehnmessstreifen benötigt. Zur Bestimmung der Druckdehnung werden die Signale der Dehnmessstreifen dann gemittelt.
  • Zur Messung der Druckfestigkeit nach ASTM D695 wird ein Probekörper mit Aufleimern verwendet, um die Fläche zur Krafteinleitung zu vergrößern und Versagen im ungestützten mittigen Bereich der Probe zu erzielen. Versagen an den Krafteinleitungsflächen ist ein ungültiger Versagensmode und führt stets zu niedrigeren Druckfestigkeiten. Durch die sehr geringe Länge des ungestützten Bereichs der Probe ist die Applikation von Dehnmessstreifen für diesen Probentyp, verglichen mit anderen Composite Druckversuchsmethoden verhältnismäßig aufwändig.
  • In der Regel werden bei korrekter Versuchsdurchführung gut reproduzierbare Druckmodul-Werte erzielt, während die Ermittlung der Druckfestigkeit oft größeren Streuungen unterliegt.

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