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
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
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 zuletzt 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 Verschiebungsmesser, 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 Bereichen 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.
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| 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 |
| 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.
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| 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 |
| 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.