Automatisierte dynamische Prüfungen – Ihre Prüfprozesse. Neu definiert.

Die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) ist ein zentrales Verfahren zur Charakterisierung viskoelastischer Materialien. Für diese Anwendungen bietet ZwickRoell automatisierte DMA-Lösungen auf Basis präziser Linearmotorprüfmaschinen. Typische Anwendungen sind Prüfungen an zylindrischen Elastomerproben, beispielsweise zur Bestimmung von Steifigkeit, Verlustenergie oder Verlustfaktor. 

Gerade bei DMA-Prüfungen entsteht im Labor häufig eine typische Situation: Die einzelnen Versuche dauern zu lange, um einfach daneben zu warten – gleichzeitig sind sie zu kurz, um in dieser Zeit eine andere Aufgabe sinnvoll zu beginnen. Das bindet qualifiziertes Personal, ohne echten Mehrwert zu schaffen.

Das automatisierte Prüfsystem roboTest N übernimmt daher das Zuführen, Positionieren und Vermessen der Proben. In Kombination mit einer Temperierkammer und der automatischen Höhenmessung über die Prüfmaschinenachse lassen sich DMA-Versuche reproduzierbar und effizient durchführen – auch bei großen Probenserien. Bedienereinflüsse wie Handtemperatur oder ungenaues Einlegen werden konsequent ausgeschlossen,  was zu einer deutlich geringeren Streuung der Messergebnisse führt. 

Gleichzeitig entfällt das wiederholte Öffnen der Temperierkammer zum Probennachlegen, da der Roboter die Proben über einen seitliche Spalt mit automatischem Verschluss  zuführt – Temperaturverluste und Aufheizzeiten werden so deutlich reduziert.

Ermüdungsversuche (ASTM E466 / DIN 50100) sind besonders zeitintensiv – genau hier spielt die Automatisierung ihre Stärken aus: Ein automatisiertes Prüfsystem verwandelt die lang andauernden Versuche in einen effizienten Prozess, der kontinuierlich und zuverlässig arbeitet.

Gerade bei Ermüdungsversuchen liegt das Ende eines Tests häufig außerhalb der regulären Arbeitszeiten. Ohne Automatisierung bedeutet das entweder Stillstand bis zum nächsten Arbeitstag oder zusätzlichen Personalaufwand. Automatisierte Prüfsysteme umgehen dieses Problem: Sie übernehmen den Probenwechsel selbstständig und starten unmittelbar die nächste Prüfung.

Ein weiterer entscheidender Vorteil liegt in der konstanten Probenhandhabung: Durch die Automatisierung wird jede Probe auf exakt gleiche Weise in die Probenhalter eingespannt. Bedienereinfluss und Unterschiede beim manuellen Einlegen entfallen vollständig. Dadurch werden Prüfergebnisse deutlich besser vergleichbar und wiederholbar, während die Streuung der Messergebnisse spürbar reduziert wird.

Typische Anwendungen sind die Ermittlung von Wöhlerlinien an Rund-, Flach- oder Scherproben mit servohydraulischen Prüfmaschinen oder elektrodynamischen Prüfmaschinen. Automatisierte Prüfsysteme wie roboTest R übernehmen das Greifen, Einspannen und Prüfen der Proben – wahlweise mit oder ohne Extensometer (z. B. videoXtens). 

Das Ergebnis: reproduzierbare Ermüdungsprüfungen, hohe Auslastung der Prüfmaschine und ein effizienter 24/7-Betrieb ohne permanente Bedienerpräsenz.

Bruchmechanische Untersuchungen, beispielsweise nach ASTM E399, dienen der Bestimmung von Kennwerten wie der Bruchzähigkeit K₁C. Geprüft werden typischerweise CT-Proben aus Stahl oder Aluminium. Der Prüfablauf gliedert sich in zwei aufeinanderfolgende Schritte: Zunächst erfolgt das Anschwingen zur gezielten Risserzeugung, gefolgt von einem statischen Zugversuch zur Ermittlung der Bruchzähigkeit. Diese komplexen Prüfungen werden in der Praxis häufig von erfahrenen Experten durchgeführt, da sowohl die Durchführung als auch die Bewertung ein hohes Maß an Fachwissen erfordern.

ZwickRoell bietet hierfür leistungsfähige, automatisierbare Lösungen auf Basis der Vibrophore Resonanzprüfmaschinen. Ergänzt wird das System durch die Automatisierungslösung roboTest N, die das reproduzierbare Einspannen der Proben übernimmt. Dadurch lassen sich bruchmechanische Prüfungen effizient, standardisiert und mit hoher Prozesssicherheit realisieren.

Der entscheidende Faktor für eine wirtschaftliche und durchgängige Automatisierung ist eine Funktion der Vibrophore Resonanzprüfsysteme: die automatische hydraulische Verklemmung der Schwingtraverse ermöglicht es,  beide Versuchsschritte – dynamische Risserzeugung und statische Zugprüfung – auf einer einzigen Prüfmaschine ohne manuelles Umrüsten durchzuführen. Dadurch wird ein kontinuierlicher, unterbrechungsfreier Prüfablauf möglich. 

In der Folge entfaltet die Automatisierung ihr volles Potenzial: Der Anwender legt die Proben lediglich in das Magazin ein, während alle weiteren Schritte – von der Probenzuführung über die exakte Positionierung bis hin zur vollständigen Durchführung beider Prüfphasen – automatisiert ablaufen. Das Ergebnis ist ein durchgängiger, effizienter und bedienerunabhängiger Prüfprozess, der qualifiziertes Personal gezielt entlastet und Freiräume für anspruchsvollere Aufgaben schafft.