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Prüfwerkzeuge für Composites

V-Notched Beam (Iosipescu)-Schervorrichtung

  • Anwendungsbereich: Messung der Schereigenschaften an Faserverbundwerkstoffen nach ASTM D 5379.

    Der Einsatzbereich ist für folgende Laminatformen vorgesehen:

    • Unidirektionale Laminate mit Faserrichtung 0° oder 90°
    • Unidirektionale Laminate mit gleicher Lagenanzahl in 0° und in 90° Faserrichtung
    • Gewebe-Laminate bei denen die Schussrichtung in 0° oder in 90° liegt
    • Kurzfaser-gefüllte Kunststoffe bei denen die Faserrichtung zufällig verteilt ist
  • Funktionsbeschreibung: 

    Die Schervorrichtung ist in Längsrichtung geführt. Sie wird auf eine Druckplatte oder die Traverse des Prüfsystems aufgesetzt.

    Eine beidseitig gekerbte Probe wird in die Schervorrichtung eingelegt. Zwischen den Kerben entsteht unter Druckbelastung eine Zone momentenfreier Schubbelastung. Die Fasern müssen parallel oder quer zur Belastungsrichtung liegen. Die Schubdehnung wird über Dehnungsmessstreifen gemessen, die unter 45° zur Scherebene appliziert sind.

    Ergebnisse der Messung sind Scherverhalten, 0,2% Scherspannung, maximale Scherspannung und Sekanten-Schermodul.

  • Vorteile: 
    • Einfache Probenklemmung
    • Temperaturbereich von -70...300 °C
    • Bolzen zur exakten Zentrierung des Probekörpers in Bezug auf die Scherebene

V-Notched Rail Shear-Vorrichtung

  • Anwendungsbereich: Messung der Schereigenschaften an Faserverbundwerkstoffen nach ASTM D 7078.
  • Funktionsbeschreibung: 

    Die Probe ist mit einer V-Kerbe zur Konzentration der Scherebene versehen. Sie wird seitlich kraftschlüssig in die Schervorrichtung eingelegt.

    Die Schubdehnung wird über zwei Dehnungsmessstreifen gemessen, die unter 45° zur Scherebene appliziert sind.

  • Vorteile:
    • Gegenüber dem Iosipescu-Verfahren (V-notched beam-Schervorrichtung) nach ASTM D 5379 wird mit dieser Vorrichtung eine größere Probe verwendet, die an den Seiten geklemmt wird. Dadurch ist die Einleitung höherer Scherkräfte möglich.
    • Einfache Montage an das Prüfsystem über Anschlussgewinde
    • Temperaturbereich von -70... +300 °C
    • Exakte Zentrierung des Probekörpers durch mitgelieferte Abstandsstücke
    • Ausrichtung der Spannbacken zueinander durch Verstellbarkeit der vorderen und hinteren Klemmbacke
    • Rostfreie Ausführung zum Einsatz in Temperierkammern

Mixed-Mode-Biegevorrichtung

  • Anwendungsbereich: Messung der Energiefreisetzungsrate nach ASTM D 6671 unter gemischter Mode I- und Mode II-Beanspruchung
  • Probenmaterial: Unidirektionale Laminate aus Faserverbundwerkstoffen
  • Funktionsbeschreibung: 

    Die Biegevorrichtung dient zur Messung der Energiefreisetzungsrate an unidirektionalen Laminaten aus Faserverbundwerkstoffen.

    Die Erzeugung der Rissöffnung (Mode I) erfolgt durch Zug-Krafteinleitung über Scharniere. Die Scherung in Lageebene (Mode II) wird durch Biegebeanspruchung erzeugt.

    Das Verhältnis von Rissöffnung und Scherung wird durch Verstellen des Krafteinleitungspunktes am Hebelarm eingestellt. Es reicht von 100% Mode II-Beanspruchung bis zu einer signifikanten Mode I-Überlagerung.

  • Vorteile: 
    • Variable Einstellung des Mode I-Anteils der Beanspruchung
    • Vermeidung von Reibung durch kugelgelagerte Auflager

Vorrichtung zur G1C-Prüfung an langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen

  • Anwendungsbereich: 

    Die GIC-Probenaufnahmen und Loading Blocks werden zur Messung der Energiefreisetzungsraten GIC im DCB (Double Cantilever Beam)-Prüfaufbau an langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen eingesetzt. Sie sind nach folgenden Normen standardisiert: ISO 15024, prEN 6033, ASTM D 5528, AITM 1-0005, AITM 1-0053, BSS 7273

  • Funktionsbeschreibung:

    In der Versuchsvorbereitung werden die Loading Blocks auf die Probe aufgeklebt. Sie werden über die Anschlussbohrung Ø 8 mm in die Probenaufnahme eingehängt.

    Über die Loading Blocks wird eine Zugkraft eingeleitet. Dadurch wird eine Rissöffnung erzeugt.

  • Vorteile: 
    • Einfaches Wechseln der Probe.
    • Die Vorrichtung ist ohne die Option Video Recording in einem großen Temperaturbereich von - 80°C ... +250°C einsetzbar.
  • Option Video Recording:

    • Visuelle Rissverfolgung durch Option Video Recording.
    • Nachvollziehbare Messergebnisse durch nachträgliche, exakte Beurteilung des Prüfverlaufs im Video.
    • Die Videokamera wird durch fahrbaren Schlitten während der kompletten Prüfung entlang des Rissfortschritts geführt.

Druckvorrichtung (Shear-loading), IITRI-Ausführung

  • Anwendungsbereich: Die Druckvorrichtung wird für die Prüfung von Faserverbundwerkstoffen nach ASTM D 3410 eingesetzt.
  • Funktionsbeschreibung: Die Druckvorrichtung basiert auf dem Keilklemmprinzip. Die Vorrichtung besteht aus folgenden Komponenten: obere Aufnahme, Probenhalterkörper, 3 Sätze Keilbacken, Einstelllehre mit Zentrierung.

    Mit einer Zentrierhilfe werden Probe und Keilbacken exakt zueinander ausgerichtet. Die geklemmte Probe wird zusammen mit den Keilbacken in den unteren Probenhalterkörper eingesetzt. Der obere Probenhalterkörper wird in die obere Aufnahme geschoben. Die Teile der Vorrichtung werden ineinander gefahren. Zentrierbolzen gewährleisten die Ausrichtung von oberem zu unterem Probenhalter.

  • Vorteile: 
    • Zentrierhilfe zum Ausrichten des Probekörpers
    • Für Druckkräfte bis 220 kN
    • Großer Temperaturbereich von -70…300 °C
    • Keine Bearbeitung der Stirnseite der Probekörper notwendig

CAI-Druckvorrichtung (Compression after impact)

  • Anwendungsbereich: Bestimmung der Rest-Druckfestigkeit nach Schlagbeanspruchung (CAI) nach:
    • Boeing BSS 7260c, ASTM D7137, DIN 65561, ISO 18352, prEN 6038
    • Airbus AITM 1-0010 issue 3
  • Funktionsbeschreibung: Die Druckvorrichtung dient zur Bestimmung der Rest-Druckfestigkeit nach Schlagbeanspruchung. Die Druckkraft wird dabei in Lagenebene in die Probe eingebracht. Je nach Ausführung wird die Probe am oberen und unteren Ende entweder geklemmt oder nur geführt.
  • Vorteile: 
    • Einfaches Wechseln des Probekörpers
    • Die Vorrichtungen sind in einem großen Temperaturbereich von -70...300 °C einsetzbar
    • Erhöhte Seitensteifigkeit durch Stützplatten
    • Auswechselbare Hartmetalleinlage an der oberen und unteren Kontaktfläche

Druckvorrichtungen (End loading)

  • Anwendungsbereich: Prüfungen basierend auf ASTM D 695, in verschiedenen Normen weiterentwickelt und nach ASTM D 3846 an einschnittiger geschlitzter Probe: Messung der Scherung in Lagenebene (In-Plane Shear)
  • Funktionsbeschreibung: Die Druckvorrichtung dient zur Prüfung von Faserverbundwerkstoffen.

    Die Probe wird dabei zwischen zwei Druckplatten in Längsrichtung belastet. Zwei Ausknickstützen mit durchgängigen Längsschneiden dienen zur Messung der Druckfestigkeit. Sie verhindern ein frühzeitiges Materialversagen durch Biegung. Zwei Ausknickstützen mit Ausfräsungen dienen zur Aufnahme der Dehnungsmessstreifen bei der Messung des Druckmoduls. Eine Aufnahme mit festen Anschlägen dient zur exakten axialen Ausrichtung der Probe.

  • Vorteile: 
    • Werkzeugfreies Einsetzen des Probekörpers
    • Exakte Zentrierung zur Druckachse der Prüfmaschine
    • Werkzeugunabhängiger Austausch der Druckplatten bei Verschleiß

Vorrichtung zur Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit

  • Anwendungsbereich: Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit (ILSS) nach ASTM D2344 M, EN 2563, ISO 14130, EN 2377
  • Funktionsbeschreibung: Die Vorrichtung ist eine 3-Punkt-Biegevorrichtung zur Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit (ILSS). ILSS-Versuche sind ein typisches Verfahren zur Qualitätsüberwachung. Sie eignen sich zum Vergleich von Werkstoffen.

    Durch den geringen Auflagerabstand ist es besonders wichtig, den Biegestempel exakt zu den Biegefinnen auszurichten. Dies wird durch den Biegestempelarm gewährleistet. Der Arm kann zum Einbau der Probe fixiert werden. Des Weiteren kann bei Prüfungen in Temperierkammern ein Temperatursensor in Probennähe am Biegestempelarm befestigt werden.

    Das Auflager-Dicke-Verhältnis ist mit 10 mm sehr kurz. Dadurch treten in der Probe hohe Scherkräfte und relativ geringe Biegemomente auf. Das Verfahren liefert nur scheinbare Schereigenschaften, da in der Nähe der Biegefinne Spannungsspitzen auftreten.

  • Vorteile:
    • Präzise Zentrierung von Biegefinnen zu Biegestempel
    • Einfache Verstellung der Biegefinnen
    • Klemmmöglichkeit für Temperier-Sensor in Probennähe
    • Kräfte bis 20 kN möglich
    • Schnell wechselbare Biegefinnen und Biegestempel
    • Bei wechselnden Laminatdicken können durch die optional erhältliche Spindelverstellung die Biegefinnen schnell und präzise eingestellt werden

3-Punkt-Biegeversuch

  • Anwendungsbereich:Bestimmung des Biegemoduls 10 ... 50 % Fmax (EN 2562) und 10 ... 25% Fmax (EN 2746) zwischen zwei Dehnungsgrenzen (ISO, ASTM)
  • Funktionsbeschreibung: Die Durchbiegung kann mit dem Traversenwegaufnehmer des Prüfsystems gemessen werden, wenn die Maschinenverformung kompensiert wird.
  • Vorteile:  
    • Stabiler Aufbau zur Vermeidung von Eigenverformungen des Werkzeugs
    • Modularer Aufbau, der nachträgliche Erweiterungen zulässt
    • Sichere Positionierung des Probekörpers am einstellbaren Probenanschlag
    • Exakte Ausrichtung von Auflagern und Biegestempeln mit Hilfe der passenden Abstandslehre für exakte Parallelität
    • Genaue Mittenzentrierung des Stempels und des Auflager
    • Hohe Auflagerböcke bieten ausreichend Hub für die Prüfung von Faserverbundwerkstoffen
    • Einfacher Umbau zwischen 3- und 4-Punkt Biegeversuchen und unterschiedlichen Stempel- und Auflagerradien

4-Punkt-Biegeversuch

  • Anwendungsbereich: Bestimmung des Biegemoduls durch 0,05 ... 0,25 % der Dehnung (ISO 14125) oder 0,1 ... 0,3 % der Dehnung (ASTM D 7264)
  • Funktionsbeschreibung: Die Durchbiegung wird nach den gängigen Normen in der Mitte zwischen den Auflagern mit direkter Messung bestimmt.
  • Vorteile
    • Stabiler Aufbau zur Vermeidung von Eigenverformungen des Werkzeugs
    • Modularer Aufbau, der nachträgliche Erweiterungen zulässt
    • Sichere Positionierung des Probekörpers am einstellbaren Probenanschlag
    • Exakte Ausrichtung von Auflagern und Biegestempeln mit Hilfe der passenden Abstandslehre für exakte Parallelität
    • Genaue Mittenzentrierung des Stempels und des Auflager
    • Hohe Auflagerböcke bieten ausreichend Hub für die Prüfung von Faserverbundwerkstoffen
    • Einfacher Umbau zwischen 3- und 4-Punkt Biegeversuchen und unterschiedlichen Stempel- und Auflagerradien

Vorrichtung für Kerbdruckversuche (OHC/FHC)

  • Anwendungsbereich: Kerbdruckversuche Open Hole Compression (OHC) und Filled Hole Compression (FHC) standardisiert nach: ASTM D6484, ASTM D 6742, Boeing BSS 7260-Type 1, SACMA SRM 3R-94, Northrop NAI -1504C
  • Funktionsbeschreibung: Die Vorrichtung dient zur Durchführung von standardisierten Kerbdruckversuchen (Open Hole Compression OHC, Filled Hole Compression FHC) an Faserverbundwerkstoffen. Dabei wird eine genormte Probe in die Vorrichtung eingelegt und beidseitig geführt. Die Kraft wird wahlweise über Probenhalter oder eine Druckplatte eingeleitet.
  • Vorteile: 
    • Krafteinleitung wahlweise über Probenhalter oder Druckplatte.
    • Erhöhung der Kraftübertragung durch molybdänbeschichtete Klemmflächen.

Hydraulische Druckvorrichtugn für Verbundwerkstoffe (HCCF)

  • Anwendungsbereich:  
    • Prüfung nach ISO 14126, prEN2850, Airbus AITM 1-0008, ASTM D 3410, ASTM D 6641, JIS K 7076, RAE TR 88012 CRAG meth. 400 und 401, QVA-Z10-46-38, ASTM C 1358, Airbus Dokument X88SP1105735: „Compression plain test according to AITM 1.0008 A1 and A2 with ZwickRoell HCCF“ 
    • „Plain“, „Open Hole“ und „Filled Hole“-Druckversuche mit Krafteinleitung über Klemmung (Shear Loading) oder mit kombinierter Krafteinleitung mit stirnseitiger Abstützung und gleichzeitiger Klemmung (Combined Loading)
  • Funktionsbeschreibung: Die hydraulische Druckvorrichtung für Verbundwerkstoffe (HCCF = Hydraulic Composites Compression Fixture) dient zur Bestimmung der Druckeigenschaften an langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen. Standardmäßig wird die Dehnung beidseitig mit DMS gemessen (Gitterlänge > 3 mm).

    Die Druckvorrichtung ist oben mit Anschlussbohrung ausgeführt. Unten wird sie auf einer Druckplatte aufgestellt. Für Proben, bei denen der Abstand zwischen den Aufleimern und die Einspannlänge mindestens 2 mm größer als die Anfangsmesslänge sind, kann kundenspezifisch ein beidseitig messender Clip-on-Längenänderungsaufnehmer mit Haltevorrichtung verwendet werden.

  • Vorteile: 

    • Für Prüfungen im erweiterten Temperaturbereich von -60 °C bis +150 °C einsetzbar.
    • Die offene Bauweise in C-Form ermöglicht einen bequemen Probenwechsel und vereinfacht den Einsatz von Längenänderungs- Messsystemen.
    • Durch die Bauweise sind die Proben extrem genau ausgerichtet.
    • Das parallel schließende hydraulische Klemmprinzip sorgt für stick-slip freie und damit biegefreie Kraftaufbringung mit weitgehend konstanter Verformungsgeschwindigkeit.
    • Die beiden Probenhalter sind durch präzise Führungssäulen exakt zueinander ausgerichtet.
    • Reibungsarme Kugelführungen verhindern Verfälschungen der Messergebnisse.
    • Die magnetische Halterung der beweglichen Spannbacken erleichtert Ihnen den Probenwechsel und die Reinigung der Spannflächen

Rollenschälvorrichtung nach DIN ISO 4578, DIN EN 1464, Airbus QVA-Z10-46-03

  • Anwendungsbereich: Messung der Schälkraft im Rollenschälversuch nach DIN ISO 4578, DIN EN 1464, Airbus QVA-Z10-46-03 und EN 2243-2 (Floating Roller Peel Test). Zur Beurteilung von Klebstoffen, die für hochfeste Verbindungen zwischen festen und flexiblen Komponenten eingesetzt werden.

Lochleibungsvorrichtung

  • Anwendungsberecich: Die Lochleibungsvorrichtung wird zur Prüfung an Faserverbundwerkstoffen eingesetzt und ist nach folgenden Normen standardisiert:
    • Airbus AITM 1-0009: Determination of bearing strength by bolt bearing configuration
    • ASTM D 5961 Verfahren A: Bearing Response of Polymer Matrix Composite Laminates
    • ISO12815: Determination of plain-pin bearing strength
    • ASTM D 7248 Verfahren A: Bearing/Bypass Interaction Response of Polymer Matrix Composite Laminates Using 2-Fastener Specimens
  • Funktionsbeschreibung:
    • Ausführung nach AITM
      Die Lochleibungsvorrichtung wird oben in den dazugehörigen Probenhalter eingehängt.
      Der Probekörper wird oben in die Lochleibungsvorrichtung eingehängt und unten in einem parallel spannenden Probenhalter gespannt.

      Ausführungen nach ASTM
      Die Lochleibungsvorrichtung wird oben mit einem Probenhalter gespannt.
      Der Probekörper wird oben in die Lochleibungsvorrichtung eingehängt und unten in einem parallel spannenden Probenhalter gespannt.
      Alternativ kann nach ASTM D5961 Verfahren A die Vorrichtung oben auch eingehängt werden

  • Vorteile: 

    • Einfaches Wechseln des Probekörpers.
    • Die Vorrichtungen sind in einem großen Temperaturbereich von -55 ... +250 °C einsetzbar.
    • Schneller Wechsel von AITM auf ASTM, da der Einhängeprobenhalter auch bei der ASTM Vorrichtung verwendet werden kann.

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Interessante Anwendungen

83_V_Notch_Rail_Shear

V-Kerb Scherversuch / V-notch shear test

werden zur Charakterisierung von Schereigenschaften in Lagenebene eingesetzt.
zu V-Kerb Scherversuch / V-notch shear test
31_CAI

Compression After Impact CAI

dient der Charakterisierung einer Schädigung, die z.B. bei Flugzeugen oder Fahrzeugen durch Steinschlag, Vogelschlag oder durch Unfälle auftreten kann.
zu Compression After Impact CAI
51_ILSS

Interlaminare Scherfestigkeit ILSS

Die interlaminare Scherfestigkeit wird üblicherweise im Kurzbiegeversuch ermittelt.
zu Interlaminare Scherfestigkeit ILSS
21_Druckversuch

Druckversuch und Kerbdruckversuch (OHC, FHC)

an Faserverbundwerkstoffen aus unterschiedlichen Faser- Matrix Systemen.
zu Druckversuch und Kerbdruckversuch (OHC, FHC)

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  • Produktinformation: V-Notched Beam (Iosipescu)-Schervorrichtung PDF 676 KB
  • Produktinformation: V-Notched Rail Shear-Vorrichtung PDF 204 KB
  • Produktinformation: Mixed-Mode-Biegevorrichtung PDF 1 MB
  • Produktinformation: Vorrichtung zur GiC-Prüfung an langfaserverstärkten Verbundwerkstoffen PDF 2 MB
  • Produktinformation: Druckvorrichtung (Shear-loading), IITRI-Ausführung PDF 289 KB
  • Produktinformation: CAI-Druckvorrichtung (Compression after impact) PDF 643 KB
  • Produktinformation: Druckvorrichtungen (End loading) PDF 287 KB
  • Produktinformation: Vorrichtung zur Bestimmung der interlaminaren Scherfestigkeit PDF 547 KB
  • Produktinformation: 3- und 4- Punkt-Biegevorrichtungen PDF 271 KB
  • Produktinformation: Vorrichtung für Kerbdruckversuche (OHC/FHC) PDF 295 KB
  • Produktinformation: Hydraulische Druckvorrichtung für Verbundwerkstoffe HCCF PDF 89 KB
  • Produktinformation: Rollenschälvorrichtungen für hochfeste Klebverbindungen PDF 131 KB
  • Produktinformation: Lochleibungsvorrichtug PDF 3 MB
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