Werkstoffprüfung / Materialprüfung

Die zerstörungsfreie sowie die zerstörende Werkstoffprüfung / Materialprüfung untersucht die mechanische Belastbarkeit eines Materials bis zum Bruch oder bis zu einer bestimmten Verformung. Die Versuche können unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen stattfinden.

Die Werkstoffprüfung liefert durch Materialkennwerte eine eindeutige Beschreibung hinsichtlich der Materialeigenschaften und macht Werkstoffe somit vergleichbar.

Materialprüfung wird nicht nur an Forschungsinstituten durchgeführt, auch Unternehmen gewinnen durch die Werkstoffprüfung wertvolles Wissen für die Entwicklung neuer Produkte oder auch die Verbesserung bestehender Produkte.

Übersicht Versuchsarten Zerstörende Werkstoffprüfung Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung
Prüfmaschinen statische Materialprüfung Prüfmaschinen dynamische Materialprüfung

Standardisierte Prüfverfahren (z.B. durch ASTM und ISO) spielen eine zentrale Rolle in der mechanischen Werkstoffprüfung und Bauteilprüfung und sind weltweit anerkannt, um Qualität und Sicherheit in verschiedenen Branchen sicherzustellen. Sie liefern präzise Vorgaben für Prüfverfahren, Prüfbedingungen und Prüfmittel:

Übersicht Normen

Zugversuch

zu Zugversuch

Druckversuch

und Druckprüfmaschinen

zu Druckversuch

Biegeversuch

zu Biegeversuch

Ermüdungsversuch

Definition und Beschreibung

zu Ermüdungsversuch

Bruchmechanik

Risswachstum, Rissausbreitung, Rissauffangfähigkeit

zu Bruchmechanik

Härteprüfung & Härteprüfverfahren

zu Härteprüfung & Härteprüfverfahren

Schlagprüfung

zu Schlagprüfung

Fallversuch

zu Fallversuch

Zeitstandversuch / Kriechversuch

zu Zeitstandversuch / Kriechversuch

Biaxiale Prüfung

zu Biaxiale Prüfung

Detailaufnahme eines Schnellzerreißversuchs

Schnellzerreissversuch

zu Schnellzerreissversuch

Detailaufnahme einer geprüften Feinblechprobe nach der Blechumform-Prüfung

Prüfverfahren der Blechumformung

zu Prüfverfahren der Blechumformung

Bauteilprüfung

zu Bauteilprüfung

Prüfverfahren der Materialprüfung

Es gibt unterschiedliche Prüfverfahren, die in der Materialprüfung angewandt werden können:

Bei der (quasi-)statischen Prüfung bzw. statischen Materialprüfung / Werkstoffprüfung wirkt die Belastung langsam und konstant auf die Probe ein. Bei der statischen Materialprüfung wird das Festigkeits- und Verformungsverhalten von Proben und Bauteilen ermittelt, die dazu vorwiegend auf Zug, Druck und Biegung, aber auch auf Scherung oder Torsion beansprucht werden. Die statische Materialprüfung wird gegenüber der dynamischen Materialprüfung mit geringeren Prüfgeschwindigkeiten durchgeführt.

Bei der dynamischen Prüfung wird die Probe einer schlagartigen Belastung ausgesetzt oder die Belastung wirkt über einen längeren Zeitraum periodisch auf die Probe ein. Mit dynamischer Materialprüfung / Werkstoffprüfung wird die (zerstörende) Prüfung von Werkstoffen oder Bauteilen bezeichnet, die mit schneller Bewegung (dynamisch) ausgeführt werden. Beispiele sind Pendelschlagwerke, Fallwerke, Hochgeschwindigkeitsprüfungen (Durchstoß- bzw. Schnellzerreißprüfungen).

Zyklische Materialprüfung/Ermüdungsprüfung: Bei der zyklischen Materialprüfung findet die Belastung der Probe in immer wiederkehrenden Belastungszyklen statt. Diese Belastungszyklen (=Schwingspiele) können je nach Maschine Zug-/Druck schwellend oder Wechsellast in Sinusform, Dreiecksform, etc. sein.

Zerstörende Werkstoffprüfung

Bei der zerstörenden Werkstoffprüfung werden Stichproben aus einem Material entnommen und auf mechanische oder chemische Belastungen untersucht. Die Probe wird zerstört oder (oberflächlich) verändert. Das geprüfte Bauteil bzw. die Materialprobe kann anschließend nicht mehr genutzt werden.

Besonders in der Automobilindustrie und in der Luftfahrttechnik spielt die zerstörende Materialprüfung eine sehr wichtige Rolle, da Materialermüdung einen sehr hohen Risikofaktor darstellt. Aber auch in der Medizintechnik ist die Material- und Bauteilprüfung nicht mehr wegzudenken.

Bei den meisten Prüfverfahren wird die Probe zerstört:

Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung ZfP (englisch: non-destructive testing NDT) wird die Qualität eines Werkstücks getestet, ohne dieses selbst zu beschädigen. So kann sichergestellt werden, dass der Werkstoff in der anschließend Weiterverarbeitung eine ausreichende Qualität besitzt und Belastungen sicher und dauerhaft standhalten kann.

Zerstörungsfreie Prüfverfahren sind:

Anwendungsbeispiele für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Folie

Die Haft- und Gleitreibungsprüfung gehört zur zerstörungsfreien Materialprüfung.

Schaumstoff

Die Eindruckhärte wird an einer Schaumstoffprobe gemessen.

Sprühflasche

Zerstörungsfreie Funktionsprüfung an einer Sprühflasche

Bestandteile einer Maschine für die Materialprüfung / Werkstoffprüfung

Grundsätzlich haben alle Maschinen für die Materialprüfung vergleichbare Bestandteile. Am Lastrahmen werden alle möglichen Komponenten adaptiert:

Elektronik Probenhalter Extensometer Kraftaufnehmer Prüfsoftware

Genormte Prüfverfahren in der mechanischen Werkstoffprüfung

Die Werkstoffprüfung umfasst verschiedene Prüfverfahren, mit denen das Verhalten und die Werkstoffkenngrößen von normierten Werkstoffproben oder fertigen Bauteilen (Bauteilprüfung) unter mechanischen, thermischen oder chemischen Beanspruchungen ermittelt werden. Die Anforderungen an die Prüfverfahren unterscheiden sich in den verschiedenen Branchen und werden im Wesentlichen in ISO Normen und ASTM Standards aber auch in branchenspezifischen Normen sowie Werksnormen der Hersteller definiert.

Finden Sie hier einen Überblick über wichtige genormte Prüfverfahren in der mechanischen Werkstoffprüfung und Bauteilprüfung:

Short description	Standards
Wasserstoff & Metall \| KIH-Test	ASTM D1681
Pappe \| Wellpappe \| Biegeversuch / Qualitiät von Rillungen	DIN 55437-3, DIN 19304
Pappe \| Wellpappe \| Duchstoßversuch (LPET vs. PET)	DIN 53142-2, DIN 53142-1
Composites & Kunststoff \| Druckversuch (End loading)	ASTM D695, EN 2850 method B, BSS type III & IV
Medizin \| Reinräume	ISO 14644-1, ISO 14644-14, VDI 2083 Page 9.1
Pappe \| Wellpappe \| Flachstauchversuch (FCT-Test)	ISO 3035, TAPPI T825
Pappe \| Wellpappe \| Kantenstauchwiderstand (ECT-Test)	ISO 3037, TAPPI T811
Papier \| Tissue \| Nasszugfestigkeit	ISO 12625-5
Metall \| Thermomechanische Ermüdung (TMF)	ISO 12111, ASTM E2368
Papier & Pappe \| Nassfestigkeit / Nasszugversuch	ISO 3781, TAPPI T456
Pappe \| Wellpappe \| Schachtelstauchversuch / Stapelprüfung (BCT-Test)	ISO 12048, TAPPI T804
Papier \| Tissue \| Zugversuch trockener Zustand	ISO 12625-4
Medizin \| On-Body Delivery Systeme (OBDS)	ISO 11608-6
Kunststoff \| Zugversuch	ISO 527-1, ISO 527-2
Kunststoff \| Folien \| Zugversuch	ISO 527-3
Kunststoff \| Rohre \| Ringsteifigkeit / Ringflexibilität	ISO 9969, ISO 13967, ISO 13968, ASTM D2412, ASTM D5356, EN 1288, EN 538, EN 491
Metall \| Zugversuch (Raumtemperatur)	ISO 6892-1
Medizin \| Prüfung von Mundschutzmasken	ISO 16900, ASTM D5035
Medizin \| Autoinjektoren	ISO 11608-5
Metall \| Blech \| Tiefungsversuch nach Erichsen & Olsen	ISO 20482, ASTM E643-86
Metall \| Blech \| Näpfchenziehversuch Zipfelprüfung	ISO 11531, DIN EN 1669
Papier & Pappe \| Zugversuch trockener Zustand	ISO 1924, ISO 1924-2, ISO 1924-3, ASTM D828, TAPPI T494
Metall \| Blech \| Lochaufweitungsversuch Kantenrissempfindlichkeit	ISO 16630
Papier \| Tissue \| Berstfestigkeit / Durchstoßversuch	ISO 12625-9
Textil \| Fäden, Garne, Zwirne \| Zugversuche	ISO 2062, ISO 11566, DIN EN 12562, DIN 53835-2, DIN 53835-3
Baustoffe \| Glas & Dachziegel \| Biegeversuch	EN 1288, EN 538, EN 491
Kunststoff \| Elastomere \| Zugversuch	ASTM D412
Medizin \| Luer/Luer-Lock Verbindung - ersetzt durch ISO 80369	ISO 594-1, ISO 594-2
Composites \| Druckversuch (Shear Loading)	ISO 14126 method 1, ASTM D3410, EN 2850 method A, AITM1-0008 type A
Metall \| Rohre \| Ringzugversuch	ISO 8496, DIN 50138
Metall \| Rohre \| Ringfaltversuch	ISO 8492, DIN 50136
Wasserstoff & Metall \| Werkstoffversagen durch Wasserstoffversprödung	ASTM F1624
Metall \| Proben \| Zugversuch	DIN 50125
Kunststoff \| Zugversuch	ASTM D638
Metall \| Rohre \| Aufweitversuch	ISO 8493, DIN 50135
Wasserstoff & Metall \| Wasserstoffsprödigkeit Stahl im Beschichtungsprozess	ASTM F519
Composites \| Druckversuch (Combined Loading)	ISO 14126 method 2, ASTM D6641, AITM1-0008
Metall \| Rohre \| Bördelversuch	ISO 8494, DIN 50139
Composites \| Kerbdruckversuche (OHC, FHC)	ASTM D6484, ASTM D6742, BSS 7260 type I, AITM1-0008
Metall \| Rohre \| Ringaufdornversuch	ISO 8495, DIN 50137
Metall \| Zugversuch (erhöhte Temperatur)	ISO 6892-2
Composites \| Zugversuch	ISO 527-4, ISO 527-5
Composites \| Zugversuch	ASTM D3039
Metall \| Zugversuch (erhöhte Temperatur)	ASTM E21
Kunststoff \| Folien \| Zugversuch	ASTM D882
Kunststoff \| Weichschaum \| Sammelnorm verschiedener Prüfungen	ASTM D3574
Metall \| Zugversuch (Raumtemperatur)	ASTM E8
Kunststoff \| Zugversuch bei hohen Dehnungsraten (Schnellzerreißversuch)	ISO 18872, ISO 18989 (draft), VDA 287, SAE J2749
Papier, Pappe & Wellpappe \| Berstversuch	ISO 2758, ISO 2759
Papier \| Wellenrohpapier \| Flachdruckwiderstand (CMT-Test)	ISO 7263, TAPPI T809
Papier & Pappe \| Druckfestigkeit / Ringstauchversuch (RCT)	ISO 12192, TAPPI T822
Papier & Pappe \| Druckfestigkeit / Kurzspanntest (SCT)	ISO 9895, TAPPI T826, DIN 54518
Papier \| Zero-Span-Zugfestigkeit	TAPPI T231
Papier \| Reibungskoeffizient	TAPPI T549
Papier & Pappe \| Internal Bond Test / Z-Zugversuch	ISO 15754, TAPPI T541
Papier, Pappe & Wellpappe \| Biegeversuch / Biegesteifigkeit (2-Punkt, 3-Punkt, 4-Punkt)	ISO 2493-1, ISO 5628, DIN 53121, DIN 54608
Papier \| Wellenrohpapier \| Streifenstauchwiderstand (S-Test)	DIN 5014
Medizin \| Hüftimplantate \| Ermüdungsprüfung Hüftschaft / Zeitfestigkeit Hüfthals	ISO 7206-4, ISO 7206-6
Medizin \| Hüftimplantate \| Druck-/Zugversuch modulare Prothesenköpfe	ISO 7206-10
Medizin \| Hüftimplantate \| Deformationsprüfung Hüftpfanne	ISO 7206-12
Medizin \| Hüftimplantate \| Demontagekräfte Hüftpfanne - Liner	ASTM F1820
Medizin \| Hüftimplantate \| Torsionsfestigkeit Hüftkopf - Hüfthals	ISO 7206-13
Medizin \| Hüftimplantate \| Demontagekraft Konusverbindung	ASTM F2009
Medizin \| Hüftimplantate \| Ermüdungsfestigkeit keramischer Hüftköpfe	ASTM F2345
Medizin \| Hüftimplantate \| Ermüdungsprüfung metallische Hüftschäfte	ASTM F2580
Medizin \| Knieimplantate \| Ermüdungsprüfung Tibiaplateau	ISO 14879-1, ASTM F1800
Metall \| Ermüdung Low Cycle Fatigue Versuch (LCF)	ISO 12106, ASTM E606
Metall \| Blech \| Tiefungsversuch Grenzformänderungskurve (FLC)	ISO 12004
Metall \| Blech \| Näpfchenziehversuch Fukui	JIS Z2249
Textil \| Bänder, Gurte, Seile, Taue \| Zugversuche / Trennversuche	ISO 2307, ISO 252, ISO 283, DIN EN 1492
Baustoffe \| Holz \| Zug- und Biegeversuch	ASTM D1037, EN 311, EN 320, EN 319, DIN 52186
Medizin \| Wirbelsäulenimplantate \| Statische & dynamische Prüfung / Vertebrektomie-Modell	ISO 12189, ASTM F1717, ASTM F2706
Medizin \| Dentalimplantate \| Ermüdungsprüfung	ISO 14801
Medizin \| Verpackung \| Residual Seal Force (RSF) Vial	USP 1207
Medizin \| Insulin- und Medikamentenpens \| Qualitätssichernde Prüfungen	ISO 11608-1, ISO 11608-2, ISO 11608-3, USP 1383, USP 382
Metall \| Härte Rockwell	ISO 6508, ASTM E18
Metall \| Härte Stirnabschreckversuch (Jominy Versuch)	ISO 642, ASTM A255
Kunststoff \| Weichschaum \| Stauchhärte	ISO 3386, ISO 3386-1, ISO 3386-2
Kunststoff \| Weichschaum \| Eindruckhärte	ISO 2439, DIN 53579
Kunststoff \| Rohre \| Zeitstandversuch	ISO 9967
Kunststoff \| Schlagzähigkeit Charpy	ISO 179-1, ISO 179-2, ASTM D6110
Metall \| Ermüdung Dauerschwingversuch (Wöhler)	ISO 1099, ASTM E466-15, DIN 50100
Metall \| Blech \| Tiefungsversuch Bulge	ISO 16808
Textil \| Prüfungen an textilen Flächengebilden, beschichteten Textilien, Geotextilien	ISO 13934-1, ISO 13937-2, ISO 9073-4, ISO 3303, ISO 12236, ISO 10319, ISO 4606
Medizin \| Dentalindustrie \| Biegefestigkeit Keramik	ISO 6872, EN 843-1
Medizin \| Katheter \| Zugprüfung	ISO 10555
Composites \| Compression after Impact (CAI)	ISO 18352, ASTM D7136, ASTM D7137, AITM1-0010, BSS 7260 type II
Medizin \| Gummihandschuhe \| Zugversuch	ISO 11193-1, ISO 11193-2
Medizin \| Spritzen vorgefüllt \| Prüfverfahren zur Beurteilung der Unversehrtheit und Funktionalität	ISO 11040, ISO 11040-4, ISO 11040-6, ISO 11040-8, USP 1383, USP 382
Kunststoff \| Schlagzähigkeit Izod	ASTM D256
Metall \| Härte Vickers	ISO 6507, ASTM E384
Kunststoff \| Folien \| Durchstoßfestigkeit	ASTM F1306, ASTM D5748, EN 14477
Kunststoff \| Schlagzähigkeit Izod	ISO 180
Metall \| Blech \| Tiefungsversuch VW-Versuch	PV 1054
Textil \| Fertigprodukte \| Zugversuche	EN 71, BS 4162, DIN EN 1492, BS 3084
Kunststoff \| Bauteile \| Dynstat Prüfung	DIN 53435
Kunststoff \| Weichschaum \| Zugeigenschaften	ISO 1798
Kunststoff \| Weichschaum \| Weiterreißfestigkeit	ISO 8067
Kunststoff \| Schlagzugversuch	ISO 8256, ASTM D1822
Composites \| Biegeversuche	ISO 14125, ASTM D7264, EN 2562, EN 2746
Kunststoff \| Rohre \| Zugeigenschaften	ISO 6259-1, ISO 6259-2, ISO 6259-3, ISO 8521, ISO 8513, ASTM D2105, ASTM D2290, EN 1393, EN 1394
Kunststoff \| Durchstoßversuch an Prüfplatten	ISO 6603-2, ASTM D3763
Kunststoff \| 3-Punkt Biegeversuch	ISO 178
Kunststoff \| 3-Punkt Biegeversuch	ASTM D790
Metall \| Härte Brinell	ISO 6506, ASTM E10
Metall \| Biegeversuch	ISO 7438, ISO 8491
Medizin \| Wirbelsäulenimplantate \| Prüfungen an Wirbelkörperimplantaten	ASTM F2077, ASTM F2267
Kunststoff \| Folien \| Reibungskoeffizient (COF)	ISO 8295
Medizin \| Stents \| Radialdruckprüfung	ASTM F3067
Metall \| Blech \| r-Wert	ISO 10113
Medizin \| Spritzen \| Kolben-Gleitkraft	ISO 7886-1, USP 1383, USP 382
Kunststoff \| Weichschaum \| Dauerschwingversuch	ISO 3385
Kunststoff \| Rohre \| Rissfortschritt	ISO 18488, ISO 18489
Metall \| Blech \| n-Wert	ISO 10275
Kunststoff \| Schmelzindex (MFR, MVR)	ISO 1133, ISO 1133-1, ISO 1133-2
Kunststoff \| Schmelzindex (MFR, MVR, FRR)	ASTM D1238, ASTM D3364
Metall \| Bruchmechanik Risswachstum da/dN	ASTM D647
Metall \| Bruchmechanik kritischer Spannungsintensitätsfaktor K1C	ASTM E399
Metall \| Kerbschlagbiegeversuch Charpy	ISO 148-1
Metall \| Kerbschlagbiegeversuch Charpy & Izod	ASTM E23
Metall \| Betonstahl \| Zug-, Biege- und Dauerschwingversuch	ISO 15630-1, ASTM E488, BS 4449
Metall \| Betonstahl \| Scherzugversuch	ISO 15630-2
Composites \| Interlaminare Scherfestigkeit (ILSS)	ISO 14130, ASTM D2344, EN 2377, EN 2563
Metall \| Spannlitzen \| Zug- und Dauerschwingversuch	ISO 15630-3, ASTM A416, ASTM A1061
Metall \| Schrauben \| Zug-, Prüfkraft-, Schlag-, Härte- und Torsionsversuch	ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606-1
Metall \| Muttern \| Prüfkraft-, Härte- und Aufweitungsversuch	ISO 898-2, ISO 3506-2, ASTM F606-2
Metall \| Schrauben \| Ermüdungsversuch	ISO 3800, DIN 969, MIL-STD-1312
Metall \| Fallgewichtsversuch	DIN EN 10274, API 5L
Metall \| Härte Leeb	ISO 16859, ASTM A965
Medizin \| Luer/Luer-Lock Verbindung	ISO 80369-7, ISO 80369-20
Kunststoff \| Folien \| Reibungskoeffizient (COF)	ASTM D1894
Metall \| Härte Randschichthärtetiefe (RHT), Einhärtungstiefe (DS)	EN 10328
Kunststoff \| Klebeband \| Schälhaftung / Peel Test	ASTM D3330
Metall \| Härte Nitrierhärtetiefe (NHT)	DIN 50190-3
Metall \| Härte Einsatzhärtetiefe (EHT/CHD)	ISO 2639
Metall \| Härte Vickers & Knoop	ASTM E92
Kunststoff \| Hartschaum \| Druckversuch	ISO 844, ASTM D1621, EN 826
Composites \| Festigkeit Klebeverbindungen (Lap Shear Test)	ASTM D5868, EN 6060, AITM1-0019
Medizin \| Knochenplatten \| Biegefestigkeit	ISO 9585, ASTM F382
Kunststoff \| Wärmeformbeständigkeitstemperatur HDT	ISO 75, ASTM D648
Composites \| Schubversuch (In Plane Shear Test)	ISO 14129, ASTM D3518, AITM1-0002
Medizin \| Knochenschrauben \| Mechanische Eigenschaften	ISO 6475, ASTM F543
Medizin \| Kanülen & Injektionsnadeln \| Bruchfestigkeit	ISO 9626
Kunststoff \| Rohre \| Vicat Erweichungstemperatur	ISO 2507-1, ISO 2507-2, ISO 2507-3
Kunststoff \| Vicat Erweichungstemperatur VST	ISO 306, ASTM D1525
Composites \| Schubversuche V-Kerb (Iosipescu & V-Notched Rail)	ASTM D5379, ASTM D7078
Composites \| Energiefreisetzungsrate G	ASTM D7905, EN 6034, AITM 1-0006, BSS 7273
Kunststoff \| Härte Kugeleindruck & Rockwell	ISO 2039-1, ISO 2039-2, ASTM D785
Kunststoff \| Rohre \| Schlagprüfungen	ISO 9854-1, ISO 9854-2, ISO 3127, ISO 7628-2, ASTM D2444
Composites \| G1c-Test / DCB-Test (Double Cantilever Beam)	ISO 15024, ASTM D5528, EN 6033, AITM 1-0005, BSS 7273
Kunststoff \| Härte Shore	ISO 48-4, ASTM D2240
Kunststoff \| Härte IRHD	ISO 48-2, ASTM D1415
Kunststoff \| Zeitstandversuche	ISO 899-1, ISO 899-2, ISO 16770, ASTM D2990

Produkte für die statische Materialprüfung

Die ZwickRoell Gruppe ist weltweit führender Anbieter/Hersteller Prüfmaschinen für die statische Materialprüfung, die speziell für Zugversuche, Druckversuche, Biegeversuche, Scherung und Torsion konzipiert worden sind.

Unsere statischen Material-Prüfmaschinen eignen sich für Anwendungen aus allen Bereichen und das sowohl für Prüfaufgaben in der Qualitätskontrolle, als auch für Forschungsprojekte und lassen sich hervorragend bei anspruchsvollen Aufgaben in der Materialprüfung/Werkstoffprüfung und Bauteilprüfung einsetzen.

Produkte für die dynamische Materialprüfung

Seit mehreren Jahrzehnten bietet die ZwickRoell Gruppe erfolgreich Lösungen für die dynamische Werkstoffprüfung an. Unsere Experten arbeiten Hand in Hand mit unseren Kunden und garantieren somit perfekte Lösungen für alle Branchen.