Extrusion 2-2024

➠ ZwickRoell GmbH & Co. KG www.zwickroell.com so größtmögliche Temperaturkonstanz. ZwickRoell-Kryostate verfügen optional über ein Sichtfenster, um die Dehnungen und Verformungen der Probe mittels opti- scher Messtechnik des videoXtens von außen und berührungslos zu erfassen. Die Prüfsoftware testXpert unterstützt bei der Steuerung, Datenerfassung und -auswer- tung. Die Versuche bei kryogenen Temperatu- ren bis zu -253 °C erfordern eine Ver- gleichbarkeit der Ergebnisse mit den herkömmlichen Standardversuchen, die bei Temperaturen von -55 °C bis +120 °C und bei Raumtemperatur durchgeführt werden. Außerdem stellen solch niedrige Temperaturen eine Herausforderung für die verwendeten Materialien und die be- nötigten Dehnungs- und Wegmess systeme dar. Spezielle Werkzeuge wurden entwickelt, um Proben aufzunehmen, die Kräfte und Wegmessungen präzise durchführen und den Laststrang ausrich- ten. Die Prüfsysteme ermöglichen eine breite Palette von Versuchen an Faserver- bundwerkstoffen, darunter Zug-, Druck- und Biegeversuche sowie die Bestim- mung der Interlaminaren Scherfestigkeit (ILSS) und der kritischen interlaminaren Wasserstoff spielt eine große Rolle auf dem Weg zu einer emissionsfreien Luft- und Raumfahrt. Dies hat Einfluss auf die Wahl der geeigneten Materialien. Dar- über hinaus müssen die Werkstoffe den hohen Qualitäts- und Sicherheitsanforde- rungen der Luft- und Raumfahrtbranche entsprechen, leicht und widerstandsfähig sein sowie extremen Temperaturschwan- kungen standhalten können. Wie sich Materialien in Verbindung mit Wasser- stoff im Tiefsttemperaturbereich bis 20 K verhalten, untersucht das Faserinstitut Bremen mit Prüflösungen von ZwickRoell. Im kryogenen Umfeld wird Wasserstoff bei Temperaturen von 20 K (-253 °C) flüs- sig und ist in diesem Zustand einfacher zu handhaben. Daher ist es von großer Be- deutung, Materialien zu charakterisieren, die Wasserstoff ausgesetzt sind und gleich- zeitig extremen Temperaturen standhalten müssen. Mittels statischer Zug-, Druck- oder Scherbelastungsprüfungen werden diese Materialien bei Tiefsttemperaturen bis 20 K analysiert, um ihr ermüdungs- und bruchmechanisches Verhalten in diesem Umfeld zu bestimmen. Ein konkreter An- wendungsfall sind die Composite-Wan- dungen von Tanks, die großen thermischen Schwankungen und wechselnden Drücken ausgesetzt sind, was zu Materialbelastun- gen und Undichtigkeiten führen kann auf- grund unterschiedlicher Wärmeausdeh- nungskoeffizienten und bereits im Herstel- lungsprozess entstandener Spannungen. Um den besonderen Anforderungen des Faserinstituts Bremen bei kryogenen Was- serstoffprüfungen gerecht zu werden, ent- schied man sich für standardisierte und vielseitig einsetzbare Materialprüfmaschi- nen von ZwickRoell. Diese ermöglichen die Charakterisierung unterschiedlicher Mate- rialien bei Tiefsttemperaturen und gewähr- leisten eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, unabhängig von den geforder- ten Prüfkräften und Belastungen in der Qualitätssicherung und Forschung. Stefan Pubantz, Projekt Manager Kryo- und Was- serstofftechnologie bei ZwickRoell, erläu- tert, dass verschiedene Kryostatlösungen gewählt wurden, „die Prüfungen sowohl bei 77 K als auch von Raumtemperatur stu- fenlos bis 20 K ermöglichen.“ Ein speziell entwickeltes Lastjoch taucht den Proben- halter mit der eingespannten Probe in den Tiefsttemperaturbereich und gewährleistet Prüfung von Luft- und Raumfahrtmaterial in Wasserstoff Energiefreisetzungsraten G1c (unter Mode I Belastung) und G2c (unter Mode II Belastung). Dr. Ernö Nemeth, Laborleiter am Faserinstitut Bremen, betont, dass ZwickRoell durch sein Produktportfolio die Anforderungen des Faserinstituts Bre- men optimal erfüllt habe, sodass die For- schung und Zusammenarbeit mit Industriepartnern im Bereich Luft- und Raumfahrt die Möglichkeit böten, Mate- rialcharakterisierungen bei extremen kryogenen Temperaturen durchzuführen. Nemeth: „Die gelieferten Prüfsysteme zeugen von herausragender Fachkenntnis und wurden präzise an unsere spezifi- schen Anforderungen angepasst." Eine Ingenieurin mit Schutzausrüstung des Bremer Faserinstituts begutachtet die Probe (Bilder: Faserinstitut Bremen e.V. (FIBRE)) Tauchkryostat mit Sichtfenster zum Einsatz optischer Dehnungsmessung und Probenhalter 52 kompakt Extrusion 2/2024