Menu

Werkstoff und Bauteilcharakterisierung

 

Werkstoff- und Bauteilverhalten

im Versuch bestimmt

Bauteile und Produkte sollen während ihrer gesamten Lebensdauer zuverlässig im Einsatz bleiben. Deshalb gilt es in der Planungs- und Entwicklungsphase sicherzustellen, dass zahlreiche Materialeigenschaften wie z.B. Festigkeit, Steifigkeit oder Umformbarkeit sorgfältig ermittelt werden. Auch für Prototypen oder Bauteilkomponenten gilt es nachzuweisen, dass alle Anforderungen im Betrieb erfüllt werden.

Bei der Bestimmung mechanischer Materialkennwerte und der Durchführung von statischen und dynamischen Bauteilversuchen bedarf es langjährige Erfahrung und Material-Know How.

mehr ...

Im akkreditierten Labor stehen für die Bestimmung mechanischer Materialkennwerte zahlreiche Prüfmöglichkeiten zur Verfügung. Sind Bauteile oder Bauteilkomponenten mit ein oder mehreren synchronisierten Lastpfaden gefordert, können z.B. auf einem Prüffeld komplexe Versuchsaufbauten eingerichtet werden. Je nach Anforderung und Kraftniveau stehen entweder Hydraulik- oder Pneumatikzylinder zur Verfügung. Durch eine eigene Prototypenwerkstatt können bei Bedarf schnell und spezifisch notwendige Vorrichtungen und Aufspannmittel gefertigt werden.

Materialien: Aluminium, Stahl, Kupfer, Titan, Nickel, Kunststoffe, Faserverbundmaterialien (GFK, CFK), Schäume, Sandwichverbunde 

Beanspruchungen: statisch, dynamisch (Ermüdung), Kriechen, Einzelkräfte oder synchronisierte Kräfte 

Mögliche zusätzliche Einflüsse: Temperatur (Wärme, Kälte), Korrosion


Messtechnik

Umfangreiche Messtechnik intelligent nutzen

Dank einer grossen Palette unterschiedlicher Messtechnik und Prüfmaschinen können Kundenanforderungen gezielt umgesetzt werden. Das notwendige umfassende Verständnis für Strukturmechanik steht nicht zu Letzt dank zahlreicher Projekte, für den Automobil- und Nutzfahrzeugbau, für den Schienenfahrzeugbau und für andere Industriebereiche auf einer breiten Basis.

Die Messdaten können – wenn gewünscht – derart ausgewertet und aufbereitet werden, dass sie z.B. direkt für kommerzielle Finite Elemente Programme nutzbar sind. Oft ist es vorteilhaft spezielle Tools zu programmieren, um die Auswertungen effizient durchführen zu können.

mehr ...

Prüfmaschinen: Universalprüfmaschinen, Zeitstandprüfmaschinen, Hochfrequenzpulsatoren, servohydraulische Prüfmaschinen, servopneumatische Prüfanlagen

Belastungsmittel: Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder

Sensoren und Prüfmittel: Kraftmessdosen, Drucksensoren, Dehnungsmessstreifen, induktive und magnetostriktive Wegaufnehmer, Laser-Extensometer, stereooptische Dehnungs- und Verschiebungsmessung, induktive Beschleunigungsaufnehmer, piezoresistive Beschleunigungsaufnehmer, Temperaturfühler


Akkreditiertes Prüflabor

nach ISO 17025

Um konsequent hohe Qualitätsstandards liefern zu können müssen die Prüfergebnisse sicher und zuverlässig sein. In folgenden Prüfungen wird diese Qualität Suisse TP durch die ISO 17025 belegt.

  • Zugprüfung nach DIN EN ISO 6892-1, DIN EN ISO 6892-2 und ASTM E8
  • Härteprüfung nach DIN EN ISO 6506-1 und ASTM E10 (Brinell)
  • Härteprüfung nach DIN EN ISO 6507-1 (Vickers)
  • Ermüdungsversuche an Zugproben nach ISO 1099 und ASTM E466

statische Prüfungen

Zug-, Druck- und Biegeprüfung

Prüftemperatur Raumtemperatur

Normprüfkörper oder Bauteile werden auf Zug, Druck, Schub oder Biegung belastet. Aufgezeichnet und ausgewertet wird der Kraft-Weg-Verlauf.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung 3 Universalprüfmaschinen
Messbereich Messdosen 50N, 500 N, 50 kN und 250 kN (Zug, Druck)
Typische Anwendungen Durchführung von Zug- und Druckprüfungen, Biegeprüfungen sowie einachsigen Bauteilprüfungen
Prüfnormen z.B. DIN EN ISO 6892-1 und -2, DIN EN ISO 527, DIN EN ISO 844, DIN EN 2563, EN ISO 14130, EN ISO 14125, ASTM D2344, ASTM D7264

Zug-, Druck- und Biegeprüfung

Prüftemperatur bis 550°C

Normprüfkörper oder Bauteile werden mit konstanter Temperatur auf Zug, Druck, Schub oder Biegung belastet. Aufgezeichnet und ausgewertet wird der Kraft-Weg-Verlauf.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung

Universalprüfmaschine mit Klimakammer

Messbereich Messdosen 1.0 kN und 50 kN (Zug, Druck)
Temperaturbereich von RT bis 550°C
Wegmessung über Clip Gauge oder Laserabtastung
Typische Anwendungen Durchführung von Prüfungen an Normprüfkörpern sowie einachsigen Bauteilprüfungen im angegebenen Temperaturbereich
Prüfnormen

DIN EN ISO 6892-2, DIN EN ISO 1922, DIN EN ISO 844

Härteprüfung

Quantitative Bestimmung der Oberflächenhärte

Der Widerstand einer Werkstoffoberfläche wird gegen plastische Verformungen durch einen genormten Eindringkörper dadurch ermittelt, dass der bleibende Eindruck vermessen wird.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung DuraScan G5, Fischerscope und Brickers 220
Vickers DIN EN ISO 6507-1, ASTM E384, Mikro- und Kleinlast
Brinell DIN EN ISO 6506-1, ASTM E10
Knoop ISO 4545, ASTM E384
Martenshärte ISO 14577
Typische Anwendungen Bestimmung von Einsatzhärtetiefe (Eht), Nitrierhärtetiefe (Nht), Randschichthärtetiefe (Rht), Kernhärte und Wärmebehandlungszuständen

Zeitstandversuche

Materialien Kriechen unter permanenter Last

Im Zeitstandversuch wird das Werkstoffverhalten bei konstanter Prüftemperatur nach längerem Einwirken einer konstanten Kraft ermittelt.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung 6 Zeitstandprüfmaschinen
Messbereich Kraftbereich von 0.5 kN bis 50 kN
Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 500°C
Typische Anwendungen Das Langzeitverhalten von Kunststoffen und Metallen wird an Probestäben unter Zugbeanspruchung bestimmt. Das Langzeitverhalten kann auch an Schäumen (z.B. für Kernmaterialien in Sandwichverbunden) unter Druckbeanspruchung ermittelt werden.
Prüfnormen z.B. EN ISO 204

Prüfspannrahmen und Aufspannfeld

Flexible Versuche an Bauteilen mittels Hydraulik- oder Pneumatikzylinder

Komplexe Prüfungen an Bauteilen oder Bauteilkomponenten im Prüfspannrahmen und auf dem Aufspannfeld. Anzahl der Kräfte und Kraftrichtungen werden flexibel, je nach Anforderung und Kraftniveau, durch synchronisiert gesteuerte Hydraulik- oder Pneumatikzylinder eingeleitet.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung

Mehrkanalsteuerung
Prüfspannrahmen (L x B x H = 3m x 1m x 2m)
Aufspannfeld (L x Bx H = 5m x 5m x 4.2m)
Hydraulikzylinder (statisch bis zu 500kN)
Pneumatikzylinder (statisch bis zu 17kN)

Typische Anwendungen Bauteile werden unter realitätsnahen Bedingungen mittels Prüfzylindern belastet. Während der Prüfung wird das Bauteil überwacht.
Vorrichtungen Die notwendigen Vorrichtungen und Aufspannmittel werden bei Bedarf in eigener Prototypenwerkstatt angefertigt.

Ermüdungsversuche

Hochfrequent an Schwingproben und Bauteilen

Kurze Prüfdauer durch hohe Prüffrequenz

Für kleine, einachsig beanspruchte Proben und Bauteile stehen verschiedene Prüfmaschinen zur Verfügung. Das Schwingsystem bestehend aus Bauteil und Prüfmaschine muss in der Anfangsphase der Prüfung eingeschwungen werden.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung 4 Hochfrequenzpulsatoren
Messbereich Kraftbereich von 2kN bis 200kN
Spannungsverhältnis -1 ≤ R ≤ +1
Prüffrequenz 70Hz ≤ f ≤ 150Hz je nach Eigenschwingverhalten
Typische Anwendungen Prüfung von Materialien oder Bauteilen auf Zeit- oder Dauerfestigkeit. Erstellung von Wöhlerkurven.
Prüfnormen z.B. ISO 1099, ASTM E466

Niederfrequent an Schwingproben und Bauteilen

Zügige Prüfdauer ohne Einschwingphase

Für kleine, einachsig beanspruchte Proben und Bauteile stehen verschiedene Prüfmaschinen zur Verfügung, die mit servohydraulischen Zylindern betrieben werden. Die Prüfungen haben den Vorteil, dass schon die erste Belastung korrekt gesteuert erfolgt. Möglich sind kraft- oder weggeregelte Versuche.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung

Servohydraulische Prüfmaschinen, Prüfrahmen

Messbereich bis zu 20kN
Spannungsverhältnis -1 ≤ R ≤ +1
Prüffrequenz f ≤ 25Hz je nach Probe
Typische Anwendungen Prüfung von Materialien oder Bauteilen auf Zeitfestigkeit, insbesondere Kurzzeitfestigkeit.
Bauteilprüfungen, bei denen durchgängig exakt definierte Belastungsverläufe erforderlich sind.

an Bauteilen mit ein- oder mehraxialen Kräften

Wenn eine Ermüdungsprüfung mehr Flexibilität verlangt

Komplexe Prüfungen an Bauteilen oder Bauteilkomponenten im Prüfspannrahmen und auf dem Aufspannfeld. Anzahl der Kräfte und Kraftrichtungen werden flexibel, je nach Anforderung und Kraftniveau, durch synchronisiert gesteuerte Hydraulik- oder Pneumatikzylinder eingeleitet.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung Mehrkanalsteuerung
Prüfspannrahmen (L x Bx H = 3m x 1m x 2m)
Aufspannfeld (L x B x H = 5m x 5m x 4.2m)
Hydraulikzylinder (dynamisch bis zu 100kN)
Pneumatikzylinder (dynamisch bis zu 17kN)
Typische Anwendungen Bauteile werden unter realitätsnahen Bedingungen mittels Prüfzylindern belastet. Während der Prüfung wird das Bauteil überwacht.
Vorrichtungen Die notwendigen Vorrichtungen und Aufspannmittel werden bei Bedarf in eigener Prototypenwerkstatt angefertigt.

Korrosionsermüdung

Den Einfluss einer korrosiven Umgebung berücksichtigen

Während des Ermüdungstests wird der Prüfling einer korrosiven Umgebung ausgesetzt. Spezielle Aufbauten und Prüfvorrichtungen sind möglich.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung Kundenspezifische Aufbauten
Typische Anwendungen Die Ermüdungsfestigkeit eines Aluminium-Schmiedematerials mit einer speziellen Beschichtung wurde unter dem Einfluss einer korrosiven Flüssigkeit bestimmt.

Umformversuche und Dehnungsmessung (Aramis, Argus)

Die Grenzen der Umformbarkeit eines Materials messen

Das Messsystem bestehend aus zwei CCD-Kameras beobachtet ein Bauteil während der Belastung. Für jeden Lastzustand werden die 3D-Koordinaten der Bauteiloberfläche bestimmt, woraus sich die dreidimensionalen Verschiebungen und Dehnungen ergeben. Es können verschiedene Materialien und Materialverbunde untersucht werden.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung Umformmaschine mit stereo-optischem Kamerasystem (Aramis)
Messbereich Die Auflösung der Messung ist abhängig von der Messfläche.
Typische Anwendungen Dreidimensionale Charakterisierung der Verformungseigenschaften von Tiefziehblechen (Nakajima-Tests).
Erstellung von Grenzformänderungsschaubildern (Forming Limit Diagrams)

Schweisseignungsprüfung

Versuchstechnische Sicherstellung der Schweisseignung

Im Schweisslabor wird die Schweissbarkeit verschiedener Materialien und deren Kombinationen untersucht. Der Fokus liegt auf Aluminiumwerkstoffen sowie Mischverbindungen wie z.B. Aluminium-Stahl oder Aluminium-Titan.

Um eine einwandfreie Schweissung in der Serienfertigung zu garantieren, müssen bereits im Labor reproduzierbare Schweissparameter hinsichtlich Werkstoff, Geometrie und Konstruktion der Schweissverbindung garantiert werden. Dies wird durch die Verwendung von seriennahen Vorrichtungen und den Einsatz eines Schweissroboters sichergestellt. Im Anschluss an die Schweissung können in zahlreiche weiterführenden Untersuchungen wie Farbeindringprüfungen, Computertomographie, Gefügeanalysen oder Festigkeitsmessungen die Qualität der Schweissung bewertet werden.

Details Anzeigen
Gerätetyp und Ausrüstung Fronius VR7000 MIG-CMT Schweissanlage mit ABB-Roboter und Drehtisch
Messbereich MIG, CMT
Typische Anwendungen Schweisseignungsprüfungen für die Automobilindustrie. Schweissbarkeit von Mischverbindungen, z.B. Aluminium-Gusslegierung mit Aluminium-Knetlegierung.

Ansprechpartner Werkstoff- und Bauteilcharakterisierung


Jan Rothe

Jan Rothe studierte an der Technischen Universität Dresden Bauingenieurwesen und schloss sein Studium 1998 als Diplomingenieur ab. Im Anschluss arbeitete er mehrere Jahre im Bereich der Bauteilauslegung, Strukturanalyse und Ermüdungsberechnung von Spezialkranen. 2002 wechselte er zur Alcan nach Neuhausen am Rheinfall. Als Projektleiter im Fachbereich Computer-Aided-Engineering lag der Schwerpunkt seiner Arbeit auf der Strukturberechnung und der fachgerechten Auslegung von Aluminium-Bauteilen mit hohen Anforderungen an die Lebensdauer. Zu diesem Thema promovierte Herr Rothe 2006 an der Technischen Universität München.

bauteil@suisse-tp.ch +41 52 551 1103