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 VersuchsartenZerstörende WerkstoffprüfungZerstörungsfreie 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:
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:
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 |
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Wasserstoff & Metall | KIH-Test |
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Composites & Kunststoff | Druckversuch (End loading) |
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Medizin | Reinräume |
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Papier & Pappe | Biegeversuch / Qualitiät von Rillungen |
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Metall | Thermomechanische Ermüdung (TMF) |
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Kunststoff | Zugversuch |
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Kunststoff | Folien | Zugversuch |
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Kunststoff | Rohre | Ringsteifigkeit / Ringflexibilität |
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Metall | Zugversuch (Raumtemperatur) |
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Medizin | Prüfung von Mundschutzmasken |
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Medizin | Autoinjektoren |
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Metall | Blech | Tiefungsversuch nach Erichsen & Olsen |
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Metall | Blech | Näpfchenziehversuch Zipfelprüfung |
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Metall | Blech | Lochaufweitungsversuch Kantenrissempfindlichkeit |
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Papier | Tissue | Berstfestigkeit / Durchstoßversuch |
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Textil | Fäden, Garne, Zwirne | Zugversuche |
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Baustoffe | Glas & Dachziegel | Biegeversuch |
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Kunststoff | Elastomere | Zugversuch |
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Medizin | Luer/Luer-Lock Verbindung - ersetzt durch ISO 80369 |
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Composites | Druckversuch (Shear Loading) |
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Metall | Rohre | Ringzugversuch |
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Metall | Rohre | Ringfaltversuch |
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Wasserstoff & Metall | Werkstoffversagen durch Wasserstoffversprödung |
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Metall | Proben | Zugversuch |
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Kunststoff | Zugversuch |
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Metall | Rohre | Aufweitversuch |
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Wasserstoff & Metall | Wasserstoffsprödigkeit Stahl im Beschichtungsprozess |
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Composites | Druckversuch (Combined Loading) |
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Metall | Rohre | Bördelversuch |
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Composites | Kerbdruckversuche (OHC, FHC) |
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Metall | Rohre | Ringaufdornversuch |
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Metall | Zugversuch (erhöhte Temperatur) |
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Composites | Zugversuch |
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Composites | Zugversuch |
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Metall | Zugversuch (erhöhte Temperatur) |
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Papier & Pappe | Streifenstauchwiderstand (S-Test) |
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Kunststoff | Folien | Zugversuch |
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Kunststoff | Weichschaum | Sammelnorm verschiedener Prüfungen |
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Metall | Zugversuch (Raumtemperatur) |
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Kunststoff | Zugversuch bei hohen Dehnungsraten (Schnellzerreißversuch) |
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Medizin | Hüftimplantate | Ermüdungsprüfung Hüftschaft / Zeitfestigkeit Hüfthals |
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Medizin | Hüftimplantate | Druck-/Zugversuch modulare Prothesenköpfe |
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Medizin | Hüftimplantate | Deformationsprüfung Hüftpfanne |
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Medizin | Hüftimplantate | Demontagekräfte Hüftpfanne - Liner |
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Medizin | Hüftimplantate | Torsionsfestigkeit Hüftkopf - Hüfthals |
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Medizin | Hüftimplantate | Demontagekraft Konusverbindung |
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Medizin | Hüftimplantate | Ermüdungsfestigkeit keramischer Hüftköpfe |
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Medizin | Hüftimplantate | Ermüdungsprüfung metallische Hüftschäfte |
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Medizin | Knieimplantate | Ermüdungsprüfung Tibiaplateau |
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Metall | Ermüdung Low Cycle Fatigue Versuch (LCF) |
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Metall | Blech | Tiefungsversuch Grenzformänderungskurve (FLC) |
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Metall | Blech | Näpfchenziehversuch Fukui |
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Pappe | Wellpappe | Knickwiderstand |
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Papier | Tissue | Zugversuch trockener Zustand |
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Textil | Bänder, Gurte, Seile, Taue | Zugversuche / Trennversuche |
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Baustoffe | Holz | Zug- und Biegeversuch |
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Medizin | Wirbelsäulenimplantate | Statische & dynamische Prüfung / Vertebrektomie-Modell |
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Medizin | Dentalimplantate | Ermüdungsprüfung |
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Medizin | Verpackung | Residual Seal Force (RSF) Vial |
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Medizin | Insulin- und Medikamentenpens | Qualitätssichernde Prüfungen |
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Metall | Härte Rockwell |
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Metall | Härte Stirnabschreckversuch (Jominy Versuch) |
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Kunststoff | Weichschaum | Stauchhärte |
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Kunststoff | Weichschaum | Eindruckhärte |
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Papier & Pappe | Biegeversuch (2-Punkt) |
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Kunststoff | Rohre | Zeitstandversuch |
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Kunststoff | Schlagzähigkeit Charpy |
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Metall | Ermüdung Dauerschwingversuch (Wöhler) |
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Metall | Blech | Tiefungsversuch Bulge |
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Papier & Pappe | Biegeversuch (4-Punkt) |
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Papier | Tissue | Nasszugversuch |
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Textil | Prüfungen an textilen Flächengebilden, beschichteten Textilien, Geotextilien |
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Medizin | Dentalindustrie | Biegefestigkeit Keramik |
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Medizin | Katheter | Zugprüfung |
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Composites | Compression after Impact (CAI) |
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Medizin | Gummihandschuhe | Zugversuch |
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Medizin | Spritzen vorgefüllt | Prüfverfahren zur Beurteilung der Unversehrtheit und Funktionalität |
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Kunststoff | Schlagzähigkeit Izod |
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Metall | Härte Vickers |
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Papier & Pappe | Internal Bond Test / Z-Zugversuch |
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Kunststoff | Folien | Durchstoßfestigkeit |
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Kunststoff | Schlagzähigkeit Izod |
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Metall | Blech | Tiefungsversuch VW-Versuch |
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Pappe | Wellpappe | Schachtel- und Stapelstauchversuch |
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Textil | Fertigprodukte | Zugversuche |
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Kunststoff | Bauteile | Dynstat Prüfung |
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Kunststoff | Weichschaum | Zugeigenschaften |
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Kunststoff | Weichschaum | Weiterreißfestigkeit |
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Kunststoff | Schlagzugversuch |
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Composites | Biegeversuche |
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Kunststoff | Rohre | Zugeigenschaften |
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Kunststoff | Durchstoßversuch an Prüfplatten |
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Kunststoff | 3-Punkt Biegeversuch |
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Kunststoff | 3-Punkt Biegeversuch |
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Metall | Härte Brinell |
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Metall | Biegeversuch |
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Papier | Reibungskoeffizient |
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Medizin | Wirbelsäulenimplantate | Prüfungen an Wirbelkörperimplantaten |
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Pappe | Wellpappe | Kantenstauchversuch (ECT-Test) |
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Kunststoff | Folien | Reibungskoeffizient (COF) |
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Medizin | Stents | Radialdruckprüfung |
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Metall | Blech | r-Wert |
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Medizin | Spritzen | Kolben-Gleitkraft |
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Kunststoff | Weichschaum | Dauerschwingversuch |
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Kunststoff | Rohre | Rissfortschritt |
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Metall | Blech | n-Wert |
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Kunststoff | Schmelzindex (MFR, MVR) |
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Kunststoff | Schmelzindex (MFR, MVR, FRR) |
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Metall | Bruchmechanik Risswachstum da/dN |
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Metall | Bruchmechanik kritischer Spannungsintensitätsfaktor K1C |
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Metall | Kerbschlagbiegeversuch Charpy |
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Pappe | Wellpappe | Flachstauchversuch (FCT-Test) |
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Metall | Kerbschlagbiegeversuch Charpy & Izod |
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Metall | Betonstahl | Zug-, Biege- und Dauerschwingversuch |
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Metall | Betonstahl | Scherzugversuch |
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Composites | Interlaminare Scherfestigkeit (ILSS) |
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Metall | Spannlitzen | Zug- und Dauerschwingversuch |
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Metall | Schrauben | Zug-, Prüfkraft-, Schlag-, Härte- und Torsionsversuch |
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Metall | Muttern | Prüfkraft-, Härte- und Aufweitungsversuch |
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Metall | Schrauben | Ermüdungsversuch |
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Metall | Fallgewichtsversuch |
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Metall | Härte Leeb |
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Medizin | Luer/Luer-Lock Verbindung |
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Kunststoff | Folien | Reibungskoeffizient (COF) |
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Metall | Härte Randschichthärtetiefe (RHT), Einhärtungstiefe (DS) |
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Kunststoff | Klebeband | Schälhaftung / Peel Test |
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Metall | Härte Nitrierhärtetiefe (NHT) |
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Papier | Zero-Span-Zugversuch |
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Metall | Härte Einsatzhärtetiefe (EHT/CHD) |
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Metall | Härte Vickers & Knoop |
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Pappe | Wellpappe | Duchstoßversuch |
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Kunststoff | Hartschaum | Druckversuch |
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Composites | Festigkeit Klebeverbindungen (Lap Shear Test) |
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Medizin | Knochenplatten | Biegefestigkeit |
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Kunststoff | Formbeständigkeitstemperatur HDT, Vicat-Erweichungstemperatur VST |
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Papier & Pappe | Druckfestigkeit / Kurzspanntest (SCT-Test) |
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Pappe | Schwerwellpappe Berstversuch |
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Composites | Schubversuch (In Plane Shear Test) |
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Medizin | Knochenschrauben | Mechanische Eigenschaften |
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Medizin | Kanülen & Injektionsnadeln | Bruchfestigkeit |
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Kunststoff | Rohre | Vicat Erweichungstemperatur |
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Kunststoff | Härte Kugeleindruck & Rockwell |
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Kunststoff | Härte Shore |
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Papier & Pappe | Ringstauchversuch (RCT-Test) |
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Pappe | Faltschachtelkarton | Proberillungen |
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Composites | Schubversuche V-Kerb (Iosipescu & V-Notched Rail) |
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Papier | Flachdruckwiderstand / Corrugated Medium Test (CMT-Test) |
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Composites | Energiefreisetzungsrate G |
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Kunststoff | Rohre | Schlagprüfungen |
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Kunststoff | Zeitstandversuche |
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Papier & Pappe | Berstversuch |
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Papier & Pappe | Zugversuch trockener Zustand |
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Papier & Pappe | Nasszugversuch |
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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.