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Druckversuch und Druckprüfmaschinen

Bei Druckversuchen werden Druckprüfmaschinen eingesetzt, um das Werkstoffverhalten bei gleichmäßig zunehmender Druckbeanspruchung zu bestimmen. Druckversuche untersuchen die Sicherheit, Haltbarkeit und Integrität von Materialien und Komponenten. Zu den üblichen Anwendungen gehören Druckversuche an Kunststofferohren, Druckversuche an Schaumstoffen, Druck- /Stauchversuche an Papier und Pappe, Druckfederprüfung Metall, Druckprüfungen im Bereich Medizin / Pharma wie z.B. der Druckprüfung an medizinischen Implantaten, Stents, Spritzen oder Verpackungen, Druck- und Kerbdruckversuche an Composites. 

Eine Druckprüfmaschine ist eine Universalprüfmaschine (UPM), die mit anwendungsspezifischen Druckprüfwerkzeugen oder Druckplatten ausgestattet ist. Diese Werkzeuge werden anhand von Kriterien wie der Art der Prüfung, dem Probenmaterial und den Abmessungen, der Prüftemperatur und der zu erwartenden maximalen Kraft ausgewählt und in die Maschine eingebaut.

Druckversuch  Druckprüfmaschinen  Zubehör für Druckversuche  Videos

Weiter informieren wir Sie gerne über unsere zahlreichen Anwendungsbeispiele für Druckversuche in den verschiedenen Branchen:

Kunststoff  Papier/Pappe  Medizin/Pharma  Composites  Metall/Federn

Definition Druckversuch

  • Druckversuche werden durchgeführt, um das Verhalten eines Materials unter Druckbelastung zu charakterisieren
  • Während der Prüfung wird mit Hilfe von Druckplatten oder speziellen Werkzeugen, die auf einer Universalprüfmaschine montiert sind, Druck auf eine Probe ausgeübt, um verschiedene Eigenschaften des geprüften Materials zu bestimmen.
  • Die Prüfdaten liefern Ergebnisse, in Form eines Spannungs-Dehnungs-Diagramms, das u. a. die Elastizitätsgrenze, die Proportionalitätsgrenze, die Streckgrenze und in einigen Fällen die Druckfestigkeit aufzeigt.

Ein Druckversuch, bei dem die Probe zusammengedrückt wird, ist im Grunde das Gegenteil eines Zugversuchs, bei dem die Probe auseinandergezogen wird. Die Prüfungen können entweder an bearbeiteten Materialproben erfolgen oder an den eigentlichen Bauteilen in Originalgröße bzw. maßstabsgetreu. Gängige Arten von Druckprüfungen sind der Stauchversuch, der Biegeversuch und die Federprüfung.

Druckprüfmaschinen

Eine Druckprüfmaschine ist eine Universalprüfmaschine (UPM), die speziell für die Bestimmung der Festigkeit und des Verformungsverhaltens eines Materials unter Druckbelastung (pressen) ausgelegt ist. Eine typische Druckprüfmaschine besteht aus einem Krauftaufnehmer, einer oder mehreren Traversen, Druckprüfwerkzeugen, Elektronik und einem Antriebssystem. Sie wird von einer Prüfsoftware gesteuert, mit der Maschinen- und Sicherheitseinstellungen definiert und Prüfparameter gespeichert werden, die von Prüfnormen wie ASTM und ISO vorgegeben werden. Die Wahl der richtigen Druckprüfmaschine hängt von dem Material ab, das Sie prüfen möchten und von der Norm, die Sie einhalten müssen. Die Messung der Kraft bis zum Erreichen einer bestimmten Last oder eines bestimmten Abstands bzw. bis zum Riss oder Bruch der Probe, hilft Konstrukteuren und Herstellern bei der Vorhersage, wie sich ein Material beim Einsatz für den vorgesehenen Zweck verhalten wird.

Die Druckprüfmaschinen von ZwickRoell, darunter die zwickiLine, ProLine, AllroundLine sowie Fallwerke, sind speziell auf die Anforderungen der Kunden in Bezug auf Prüfkapazität, Materialarten, Anwendungen und Industrienormen abgestimmt. Neben der Sicherheit und Zuverlässigkeit des Gesamtsystems legt ZwickRoell bei der Konstruktion und Fertigung jedes einzelnen Teils der Maschinen besonderen Wert auf:

  • Ein hohes Maß an Flexibilität durch einfache Bedienung
  • Einfache Anpassungen an kunden- und normenspezifische Anforderungen
  • Zukunftssichere Erweiterungsmöglichkeiten, um mit Ihren Anforderungen zu wachsen

ZwickRoell Druckprüfmaschinen im Vergleich

ModellzwickiLineProLineAllroundLineFallwerkeGroßlastmaschinen
 
TypElektromechanisch
Tischprüfmaschine
Elektromechanisch
Tischprüfmaschine
Elektromechanisch
Tischprüfmaschine 
(5 kN – 150 kN)
Standprüfmaschine (50 kN – 250 kN
FallwerkElektromechanisch
Lastbereich0.5 kN – 5 kN5 kN – 100 kN5 kN – 250 kNbis zu 2.000 J330 kN - 2.500 kN
Anwendungs-beispiele für Druckversuche Eindrückversuche Durchstoßversuche
  • Folien
  • Schaumstoff / flexible zelluläre Materialien
  • Federn
  • Elektronische Bauteile
  • Dentale Werkstoffe
  • Autoinjektoren
  • Vorgefüllte und Einweg- Spritzen
  • Mikronadeln
  • Residual seal force (RSF) an medizinischen Fläschchen (vials)
  • Texturanalyse von Lebensmitteln
  • Thermoplastische Rohre
  • Steife Kunststoffe 
  • Kunststoffverpackungen wie z. B. Plastikflaschen
  • Dämmstoffe
  • Federn
  • Steck- und Federkontakte in der Elektroindustrie
  • Ringsteifigkeitsprüfung
  • Durchstoßfestigkeit von Geotextilien
  • Kunststoffgehäuse für Motoren
  • Komponenten der Fahrzeugaufhängung
  • Druck- /Kerbdruckversuche an Verbundwerkstoffen
  • Fügevorgänge von Elektromotorkomponenten
  • Stacking von Brennstoffzellen
  • Durchstoßfestigkeit von Geotextilien
  • Verpackungsbehälter aus Holz, Kunststoff, Verbundwerkstoffen und Wellpappe
  • Dämmstoffe
  • Fahrzeugkomponenten
  • Flugzeugkomponenten
  • Rohre
  • Bodenplatten aus Verbundwerkstoff
  • PMMA-Bedachung
  • Sicherheitsschuhe
  • Helme
  • Schaumstoff-, Waben- und Gummi
  • Druckversuche an Federn
  • Druckversuche an Aluminium-Crashboxen
  • Einpressen von Bauteilen
  • Bruchlast-Bestimmung von Fahrwerkskomponenten
  • Festigkeitsprüfungen an Schweißnähten
  • Große Kunststoff-Boxen
  • Thermoplastische Rohre
  • Batteriegehäuse
  • Eisenbahn-Räder
  • Keramikbolzen
     

Weitere Informationen zu diesen und anderen Anwendungsbeispielen finden Sie in den folgenden Kapiteln.

Druckplatten und Prüfwerkzeuge für Druckversuche

Die verwendeten Druckwerkzeuge sind in unmittelbarem Kontakt mit den zu prüfenden Werkstoffen. Deshalb müssen sie auch auf die jeweiligen Anwendungen und Anforderungen genau ausgerichtet und abgestimmt sein. Für verschiedenste Prüfungen gibt es unterschiedlichste Druckvorrichtungen. Diese Druckwerkzeuge können entsprechend den jeweiligen Ansprüchen individuell auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmt werden.

Druckvorrichtungen bestehen standardmäßig aus zwei primären Komponenten, dem oberen und dem unteren Druckwerkzeug. Um die Werkzeuge möglichst vielseitig und flexibel für einzelne Prüfungen anwenden zu können, wurde ein umfangreiches, kombinierbares Werkzeugspektrum aufgebaut.
Die unterschiedlichen Anforderungen an die einzelnen Druckvorrichtungen resultieren im Wesentlichen aus:

  • den Vorgaben internationaler Normung
  • der Vielzahl der verschiedenen Proben, Materialien und Bauteilen
  • den unterschiedlichsten Probenformen und -abmessungen
  • den verschiedensten Umweltbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, ...)

Im Folgenden stellen wir Ihnen einen Auszug aus unerem umfassenden Druckprüfwerkzeug-Programm vor, welches auf die Anforderungen in den verschiedenen Branchen abgestimmt ist. 

Druckplatten  Kunststoff/Schaumstoff  Composites  Medizin/Pharma  Papier/Pappe

Druckplatten

Druckplatten müssen nach der jeweiligen Anwendung mit den spezifischen Prüfkriterien ausgewählt werden. Dabei sind vor allem die Abmessungen der Proben und die zu erwartenden Maximalkräfte für die Prüfung als zwingende Informationen notwendig.

Druckplatten können für Prüfungen bis zu 250 kN eingesetzt werden. Es werden runde und rechteckige Platten unterschieden. Alle Druckplatten sind im Temperaturbereich von -70 ... +250 °C einsetzbar. Die unterschiedlichen Abmessungen der Druckplatten werden anführend für jede einzelne Platte als Auswahlkriterium angegeben.

Notwendige Probengrößen bei bestimmten Prüfkräften:

Prüfkraftmind. erforderliche Probenfläche bei zulässiger Flächenpressung vonBeispielgrößen:
Quadratische Probe bei
Beispielgrößen:
Runde Probe bei
300 N/mm290 N/mm2300 N/mm290 N/mm2300 N/mm290 N/mm2
10 kN30 mm2110 mm2ca. 6 mmca. 11 mmca. Ø 7 mmca. Ø 12 mm
20 kN70 mm2220 mm2ca. 8 mmca. 15 mmca. Ø 9 mmca. Ø 17 mm
50 kN170 mm2550 mm2ca. 13 mmca. 24 mmca. Ø 15 mmca. Ø 27 mm
100 kN330 mm21100 mm2ca. 18 mmca. 34 mmca. Ø 20 mmca. Ø 36 mm
150 kN500 mm21700 mm2ca. 23 mmca. 41 mmca. Ø 25 mmca. Ø 46 mm
250 kN830 mm22800 mm2ca. 29 mmca. 53 mmca. Ø 33 mmca. Ø 60 mm

Wenn Sie Fragen zur Druckprüfung haben oder Hilfe bei der Konfiguration der richtigen Maschine für Ihre Anwendung benötigen, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf. Wir freuen uns darauf, Ihr Anliegen zu besprechen.

 

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Nach welchen Normen werden Druckversuche durchgeführt?

Druckversuche untersuchen die Sicherheit, Haltbarkeit und Integrität von verschiedensten Materialien und Komponenten. Die gängigsten ISO- und ASTM-Normen für Druckversuche sind:

  • ASTM D3574-C: Standard-Druckversuche für flexible zelluläre Materialien - Druckeigenschaften / Federkennlinie weichelastischer Schäume
  • ISO 844, ASTM D1621: Druckversuch an Hartschaum
  • ASTM D695: Standard-Druckversuch an Kunststoffen und endlosfaserverstärkten Composite Materialien (End Loading Compression)
  • ASTM F 1306: Prüfung der Langsam-Proktorwerte von flexiblen Sperrfolien und -schichten - Durchstoßfestigkeit an Folien
  • ISO 7886-1: Kolbengleitkraft an sterilen Einmalspritzen
  • ASTM F3067: Radialdruckprüfung an Stents

Es gibt weitere firmenspezifische Normen für Druckversuche, wie z. B. Boeing BSS 7260c und Airbus AITM 1-0010 Ausgabe 3 für CAI Versuche, die ebenfalls häufig für Druckprüfungen in der Luftfahrtindustrie verwendet werden.

Beispiele für Druckversuche an Kunststoffen

Eindrückhärte Polymerschäume
ISO 2439, DIN 53577, DIN 53579-1, ASTM D 3574, ASTM D 3579
zu Eindrückhärte Polymerschäume
Druckversuch Hartschaum
ISO 844, ASTM D 1621, EN 826
zu Druckversuch Hartschaum
Stauchhärte Polymerschäume
ISO 3386, ASTM D 3574-C und weitere Werksvorschriften
zu Stauchhärte Polymerschäume
Durchstoßfestigkeit Tafeln & Folien
EN 14477, ASTM F 1306
zu Durchstoßfestigkeit Tafeln & Folien
Anfangs-Ringsteifigkeit / Ringflexibilität Kunststoffrohre
ISO 9969, ASTM D2412, EN 1228, ISO 13968, ISO 13967
zu Anfangs-Ringsteifigkeit / Ringflexibilität Kunststoffrohre
Durchstoßversuch Kunststoff
ISO 6603-2, ISO 7765-2, ASTM D3763
zu Durchstoßversuch Kunststoff

Druckversuche an Verbundwerkstoffen

Compression After Impact CAI
ASTM D7136, ASTM D7137, ISO 18352, Airbus AITM1-0010, Boeing BSS 7260 type II
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
IPS Test (in plane shear)
kann im Zug- oder Druckversuch unter ± 45° zur Faserrichtung erzeugt und gemessen werden.
zu IPS Test (in plane shear)

Druckversuche im medizinischen Bereich

Prüfungen an Stents
Stents unterliegen bei der Einbringung und dem Verbleib im Blutgefäß starken Belastungen, auf die sie vorher getestet werden müssen.
zu Prüfungen an Stents
Residual Seal Force (RSF) Vial
referenziert in USP Chapter 1207
Dieser Druckversuch auf Vialverschlüsse gibt indirekt Aufschluss über die Verschlusssicherheit. Auf diesen Versuch wird referenziert in USP <1207>
zu Residual Seal Force (RSF) Vial
Verpackungen aus Papier/Pappe
Sekundär- und Transportverpackungen sind vornehmlich aus Papier und Pappe gefertigt und müssen das Produkt schützen aber auch eine einfache Entnahme ermöglichen.
zu Verpackungen aus Papier/Pappe
Losbrech-/ Gleitkraft bei Spritzen und Karpulen
DIN EN ISO 7886 -1, DIN EN ISO 11499, ISO 11040-4 und ISO 11608-3
Die Losbrechkraft und Gleitkraft sind wichtige Parameter bei der Wahl geeigneter Spritzen. Die universelle Prüfvorrichtung unterstützt Prüfungen nach den Normen DIN EN ISO 7886 -1, DIN EN ISO 11499, ISO 11040-4 und ISO 11608-3.
zu Losbrech-/ Gleitkraft bei Spritzen und Karpulen
Kolben-Gleitkraft
ISO 7886-1; USP-Chapter 1382 und 382
Durch die ZwickRoell Prüfsoftware wird der Kolbenweg, die Losbrechkraft sowie die maximale und mittlere Gleitkraft aufgezeichnet und ausgewertet. Die ISO 7886-1 ist referenziert im USP (United States Pharmacopeia) Chapter 1382 und 382.
zu Kolben-Gleitkraft

Druckversuche an Papier und Verpackungen

Kompressibilitätsversuch Papier
Bestimmung Lauf- und Bedruckungseigenschaften
zu Kompressibilitätsversuch Papier
Streifenstauchversuch SCT-Versuch Papier
ISO 9895, DIN 54518, TAPPI T 826
Festigkeit im Druckmodus
zu Streifenstauchversuch SCT-Versuch Papier
Ringstauchversuch RCT-Versuch Papier
ISO 12192, TAPPI T 822
Bestimmung des Stauchwiderstandes eines zum Ring geformten Streifens
zu Ringstauchversuch RCT-Versuch Papier
Corrugated Medium Test CMT-Versuch Papier
DIN EN ISO 7263, TAPPI T 809
Verhalten eines Wellenrohpapiers
zu Corrugated Medium Test CMT-Versuch Papier
Schachtelstauchversuch / Stapelstauchversuch Wellpappeschachteln & Faltkartons
DIN EN ISO 12048, TAPPI T 804
zu Schachtelstauchversuch / Stapelstauchversuch Wellpappeschachteln & Faltkartons
Kantenstauch (ECT-Versuch) Wellpappe
DIN EN ISO 3037, TAPPI T 811
Festigkeit der Wellpappe
zu Kantenstauch (ECT-Versuch) Wellpappe
FCT-Versuch (Flachstauchversuch) Wellpappe
DIN EN ISO 3035, TAPPI T 825
zu FCT-Versuch (Flachstauchversuch) Wellpappe

Kalibrierung Ihrer Druckprüfmaschine

ZwickRoell ist die erste Adresse für den Service an Ihren Prüfmaschinen. Mit einem weltweiten Servicenetz, Hunderten von Servicemitarbeitern sowie zahlreichen internationalen Akkreditierungen nach EN ISO/IEC 17025 für unsere Kalibrierlaboratorien sind Sie bei ZwickRoell in guten Händen.
ZwickRoell ist mehrfach akkreditiert. Unsere Kalibrierungen sind nachweislich unabhängig, leistungsfähig und präzise.

Mehr Informationen zur Kalibrierung bei ZwickRoell:

Kalibrierung
 

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Eine Druckprüfmaschine ist eine Universalprüfmaschine (UTM), die speziell für die Bestimmung der Festigkeit und des Verformungsverhaltens eines Werkstoffs unter Druckbelastung (Pressung) ausgelegt ist.

Die zu prüfende Probe bzw. Bauteil wird zwischen zwei in der Prüfmaschine installierte Druckplatten gelegt. Die Traversen der Maschine bewegen die Platten zusammen mit einer vorbestimmten Kraft, Geschwindigkeit und/oder einem Traversenweg. Die erforderlichen Werte werden gemessen und aufgezeichnet.

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