ZwickRoell 시험기를 이용하여 극저온에서 기계적 시험을 수행하는 Fiber Institute Bremen e.V.
사례 연구
- 고객: Fiber Institute Bremen e.V.
- 소재지: 독일 브레멘
- 산업: 항공우주, 학술기관/연구소
- 주제: 극저온에서의 기계적 시험
The Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE)
1969년에 설립된 Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE)는 독일 브레멘에 본사를 두고 있으며 수년간 섬유 재료 및 관련 분야에서 활발하게 연구개발을 수행해오고 있습니다. 이 회사의 주요 업무는 자동차, 건설, 의료, 섬유 산업은 물론 항공우주를 포함하여 다양한 산업에 활용할 수 있는 혁신적인 솔루션을 개발하는 것이며, 소재 개발, 제품 최적화, 품질제어 및 공정 개선 측면에서 섬유 제품 개선에도 기여합니다.
이 기관의 목표는 과학 지식, 기술적 전문성, 혁신적인 솔루션을 제공하여 산업 경쟁력을 강화하는 것입니다. 이를 위해 주로 업계 파트너와의 자금 지원 협력 프로젝트 형태로 기술 섬유와 섬유 복합재료를 생산할 수 있는 혁신적인 섬유의 개발과 그 제조 공정을 개발하는 데 역량을 집중하고 있습니다. Fiber Institute Bremen의 고객 서비스에는 맞춤 솔루션 외에도 유능한 직원 컨설팅이 포함됩니다.
Fiber Institute Bremen은 섬유 생산, 플라스틱 가공, CFRP 생산을 위한 공인 시험법과 다양한 기술 시설을 갖춘 현대적인 재료 과학 실험실을 보유하고 있습니다.
작업
극저온 상태에서 재료 특성 규정 시 요구사항
브레멘에 소재한 연구 기술 시설인 ECOMAT에서 Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE)의 엔지니어와 과학자들은 항공우주 업계와의 협업을 통해 극저온에서 사용하는 CFRP의 특성을 규정하고, 발전 강화를 위해 극저온 기술 분야의 다양한 활동을 수행합니다. 이 모든 것은 탄소 중립적인 항공 여행을 위한 새롭고 혁신적인 기술 개발을 위해 현재 해결해야 할 과제입니다.
-253°C의 극저온에서 수행하는 극저온 시험의 경우, 온도 범위 -55°C ~ +120°C와 상온에서 수행하는 규격 시험은 시험 결과값의 재현성이 보장되어야 합니다. 이처럼 낮은 온도에서는 사용 재료뿐만 아니라 필수 스트레인 및 변위(displacement) 측정 시스템에도 문제가 생깁니다. 따라서 시편 고정 방법, 정밀한 하중 계산, 변위 측정은 물론 하중 스트링 배열에 대해서도 상온에서 수행하는 규격 시험과는 다른 접근방식이 개발될 필요가 있습니다.
ZwickRoell 솔루션
요크 장착형 ZwickRoell 재료 물성시험기
Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE)는 수소를 사용하는 시험을 위한 특별 극저온 시험 요구를 충족하기 위해 ZwickRoell 제품 포트폴리오의 규격화되고 보편적으로 적용 가능한 재료 시험기를 사용합니다. 이렇게 하면 극저온에서도 다양한 재료의 특성을 규정할 수 있고, 시험 하중이 크든 작든, 시험 목적이 품질 보증이든 연구든 상관없이 시험 결과값의 재현성을 우수하게 유지합니다.
Fiber Institute Bremen e.V.는 ZwickRoell 제품 포트폴리오에서 다양한 극저온 시험 솔루션을 선택했습니다. 이를 통해 77K의 액체 질소 (LN2)와 20K의 액체 수소 (LH2)를 이용하여 극저온 범위에서 기계적 시험을 수행할 수 있습니다.
시편을 고정한 시편 그립을 특별 개발한 요크를 사용하여 극저온 온도 범위에 침지시킵니다. 장점: 저온유지장치에 입구가 하나 밖에 없기 때문에 가능한 한 최고의 온도 안정성이 보장됩니다. 모든 ZwickRoell 저온유지장치에는 videoXtens가 제공하는 광학 기술을 이용하여 시편의 변위와 변형을 직접 접촉하지 않고 밖에서 관찰할 수 있는 보기 창(옵션)이 있습니다.
편리하고 사용자 친화적인 testXpert 시험 소프트웨어는 제어, 데이터 수집, 평가 목적으로 이용할 수 있으며, Fiber Institute Bremen e.V.에서도 이미 널리 활용하고 있습니다.
극저온상에서의 종합 섬유 복합재료 시험 옵션
Fiber Institute Bremen e.V.의 Dr. Ernö Nemeth 실험실 관리자는 ZwickRoell과의 협업을 “극도로 낮은 온도에서의 재료 특성 규정 작업을 이상적으로 지원해주는 완벽한 파트너를 ZwickRoell에서 찾았습니다. 제공된 시험 시스템은 우수한 전문성이 입증되었고, 우리의 기본 요건과 응용 분야별 요구사항 모두에 완벽하게 적용되었습니다.”라고 평했습니다.
이 시험 시스템은 다수의 섬유 강화 복합재료에 대한 일반 시험을 지원합니다. 여기에는 인장 시험, 압축 시험, 굴곡 시험은 물론 층간 전단 강도 (ILSS) 측정과 임계 층간 에너지 방출률 G1c (Mode I 하중을 가했을 때)와 G2c (Mode II 하중을 가했을 때) 측정 시험 등이 포함됩니다. Nemeth: “프로젝트를 수행하는 동안 긴밀하고 신뢰할 수 있는 협업을 통해 연구 가능성을 크게 확장하고 ZwickRoell과의 관계를 더욱 강화할 수 있었습니다.”
“ZwickRoell은 극저온상의 재료 물성 규정 분야에서 믿을 수 있는 파트너입니다.
이 시험기 제조업체는 프로젝트가 진행되는 동안 수소 시험을 위한 기술적 전문성과 포괄적이고 전문화된 제품 포트폴리오를 통해 우리에게 확신을 심어주고 필요한 지원을 제공했습니다. 우리의 구체적인 요구사항에 맞춰 제작한 시스템은 연구소라는 개별 요건에 대한 전문성과 예리한 감각을 보여주는 증거입니다. ZwickRoell의 전문가 정신과 협업 접근방식 덕분에 이 까다로운 분야에서 연구를 한층 더 발전시킬 수 있었습니다.”
Dr. Ernö Nemeth, Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE) 실험실 관리자
Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE): 극저온에서의 기계적 시험
