中国を代表するイノベーションセンター向けの高精度材料試験 – ツビックローエルはカスタマイズされた試験システムで材料アカデミーJITRIを支援しています
ケーススタディー
- お客様：材料アカデミー - 江蘇省工業技術研究院（JITRI）
- 位置: 蘇州（江蘇省）、中国
- 産業界：学術研究/試験サービスプロバイダー
- トピック：幅広いアプリケーションに対応するテストインフラストラクチャのテスト構成
材料アカデミー - 江蘇省工業技術研究院（JITRI）
江蘇省工業技術研究院（JITRI）材料アカデミーは、2019年12月に蘇州に設立されました。江蘇省政府、中国科学院、中国鋼鉄研究院、中国宝鋼集団の支援を受けています。アカデミーの目標は、材料科学の知見を産業応用に効率的に移転することです。そのために、主要企業、大学、研究機関と緊密に連携し、研究、産業界のニーズ、そして既存のリソースを包括的なイノベーションシステムに統合しています。
現在、アカデミーは管理職、プロジェクトチーム、大学院生など340名以上の従業員を擁し、技術インフラの拡充に多額の投資を行っています。「材料特性評価プラットフォーム」には6億人民元が割り当てられており、既に約3億人民元相当の試験装置が設置されています。このプラットフォームは、微細構造および材料分析に関する幅広いサービスを網羅しており、CMA、CNAS、NADCAPの認定を受けています。材料アカデミーは、国内外のネットワークにおいて重要な役割を果たしています。
さらなる拡張の一環として、研究と産業応用の中心となる新しい実験棟が建設されました。目標は、標準的なプラスチックから耐熱合金まで、幅広い材料を標準化された条件下で試験できる包括的な試験インフラを構築することでした。
タスク
新しい研究所の建設に伴い、マテリアルアカデミーは、精度、規格への適合性、長期信頼性の最高水準を満たしながら、幅広い用途をカバーする試験機を導入するという課題に直面しました。金属材料と高分子材料の両方を、高温、静的および周期的な荷重など、さまざまな気候条件下で試験する必要がありました。
試験システムの要件には、以下のものが含まれていました。
- 金属の高温クリープおよびクリープ緩和試験
- 特定の気候および温度条件下でのプラスチックの長期クリープ試験
- 熱可塑性樹脂、エラストマー、フィルムおよび箔タイプの試験片の引張、曲げ、および複合試験
もう一つの要件は、柔軟な操作性、容易な取り扱い、自動評価、そして長期的な動作信頼性を備えた最新の研究所環境への統合でした。
Kappa LA-Spring 50 kN (2台)
金属材料の高温試験用に、JITRIは最大試験力50 kNのKappa LA-Spring試験機2台を選択しました。これらのシステムは、以下の用途向けに設計されています：
- ひずみ測定付きクリープ試験（ISO 204、ASTM E139準拠）
- 静荷重下での破壊試験
- 一定ひずみでの応力緩和試験（EN 10319準拠）
- ひずみ測定なしのクリープ試験
予張力スプリングを備えた汎用性の高いレバーアームクリープ試験システムにより、最大1,150 °Cの周囲温度で試験片に直接試験を行うことができます。ひずみ測定は、18～100 mmの可変測定長を持つ軸方向に取り付けられた接触型4ロッド伸び計を使用して行われます。これらのシステムは、最大10万時間までの長期試験に対応できるように設計されています。主にM12ネジ付きヘッドの円形試験片が使用され、伸び計を正確に固定するためのカラーが設計されています。
Kappaマルチステーション 5 x 10 kN
プラスチックの並列クリープ試験用に、ツビックローエルは5つの独立した試験ステーション（10 kN容量）を備えたモジュラーソリューションであるKappaマルチステーションを提供しています。このシステムでは、以下の試験が可能です。
- ISO 899-1に準拠したクリープ試験
- ISO 899-2に準拠した3点曲げ試験キットを使用した曲げクリープ試験
- 一定伸びでの応力緩和試験
- ユーザー定義の荷重-ひずみサイクル（ランプ、ステップ、フレキシブル荷重曲線を含む）
- 可変荷重下での引張および曲げ試験
本機は、-40°C～+250°Cの温度範囲と20%～95%の相対湿度に対応する気候制御チャンバーを備えています。これらの前提条件により、85℃、85%RHといった特殊な試験条件にも対応可能となりました。ビデオ伸び計は非接触式でひずみ測定を行うため、試験片への影響はなく、長期間にわたるわずかな長さの変化も正確に記録できます。各試験軸には非接触式ビデオ伸び計（ビデオ伸び計）が装備されており、温度変化があっても規格に準拠した高精度ひずみ測定（精度1）を実現します。この試験機は、1回の試験で最大10,000時間の試験に耐えられるように設計されています。
万能試験機 Z010 TEW AllroundLine
Z010 AllroundLine万能試験機は、中荷重領域における標準的な試験要件に使用されます。この万能試験機は温度チャンバーを装備しており、最大+250℃までの制御試験が可能です。特に以下の試験に柔軟に対応します。
- 工業用および高性能熱可塑性プラスチック（ISO 527-1/-2、ASTM D638）、
- エラストマーおよびゴム（ISO 37、ASTM D412、ISO 23529準拠）
- 薄膜／箔および特殊材料
本機は、温度チャンバーをスライド可能に取り付けるモジュラーガイドを備えています。これにより、試験エリアへのアクセスが容易になり、様々な伸び計や試験治具との組み合わせも容易になります。この場合、makroXtens IIは伸び計として使用されます。makroXtens IIは、プラスチック、複合材料、硬質フォーム材料、および低～中程度の試験片ひずみを持つ金属の引張、圧縮、曲げ、および繰り返し試験に使用できる汎用性の高い高解像度伸び計です。測定範囲全体にわたって、分解能と測定精度は非常に高くなっています（EN ISO 9513準拠の精度0.5）。センサーアームを交換するだけで圧縮テストと曲げテストを実行できます。測定システムは温度チャンバーの内外での測定に使用できるため、この場合に最適です。
結果
柔軟で多用途、そして持続可能なソリューション
ツビックローエルのカスタマイズされたソリューションにより、マテリアルアカデミーJITRIは、汎用性、精度、そして規格への準拠において国際基準を確立する試験ラボを設立しました。これらのシステムにより、常温、高温域、あるいは特定の気候条件下など、現実的な条件下で金属および高分子材料を信頼性の高い方法で評価することが可能になります。
ツビックローエルは、試験機の提供だけでなく、長期試験分野における技術アドバイスやアプリケーションの専門知識を提供することで、JITRIを支援しました。このソリューションは、マテリアルアカデミーの目標：「科学的根拠に基づいた新しいタイプの高性能材料の開発と産業化を推進する」という目標達成に大きく貢献しています。
この導入の成功は、例えば積層造形、機能性材料、あるいは大量生産向けの自動試験ソリューションといった将来的な事業拡大の基盤にもなります。この新しい試験センターにより、JITRIはツビックローエルの信頼性の高い試験技術に支えられ、中国における材料技術のリーディングイノベーションプラットフォームとなるための新たなマイルストーンを打ち立てています。
