Universität der Bundeswehr München: CFK-Prüfung unter tiefkalten Temperaturen
Case Study
- Kunde: Universität der Bundeswehr München
- Ort: Taufkirchen, Deutschland
- Branche: Academia
- Thema: Materialkennwertermittlung an CFK-Proben bei Raumtemperatur und tiefkalten Temperaturen
Juli 2024
Am Institut für Aeronautical Engineering der Universität der Bundeswehr München finden mithilfe der ZwickRoell Universalprüfmaschine Z100 CFK-Prüfungen statt. Das Ziel: Die Materialkennwert-Ermittlung bei Raum- und unter tiefkalten Temperaturen sowie mit Kräften bis zu 100 kN.
Die Universität der Bundeswehr München
Vom Bauingenieurwesen und Umweltwissenschaften über Elektrotechnik und Informationstechnik bis hin zu Betriebswirtschaft und Maschinenbau – die 1973 gegründete Universität der Bundeswehr München bietet an insgesamt zehn Fakultäten akademische Programme und 35 Studiengänge an, die sowohl für zivile als auch für militärische Studierende zugänglich sind. Das Ziel dabei ist, diesen in kürzester Zeit eine bestmögliche Ausbildung zu bieten.
Die Fakultät für Maschinenbau bildet für den fliegerischen Dienst der Bundeswehr im Institut für Aeronautical Engineering aus und betreibt Forschung im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik. Die Bildungsstätte am Standort Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen besteht seit 2015. Neben Grundlagen und angewandter Forschung wird dort der duale Bachelor-Studiengang „Aeronautical Engineering“ angeboten und stetig weiterentwickelt. Das Lehr- und Forschungsgebiet deckt alle Disziplinen der Luftfahrttechnik ab - und darüber hinaus thematisch verwandte Bereiche. Insgesamt gehören dem Institut fünf Professuren an; darunter unter anderem die Professur für Verbundwerkstoffe und Technischer Mechanik.
Die ZwickRoell Top Kompetenzen
- Bewährte Technologie für die Prüfung von CFK-Materialien
- Berührungslose, markierungsfreie Dehnungsmessung mit videoXtens-System
- Flexible Prüfsysteme, die sich einfach an neue Aufgaben adaptieren lassen
- Optimale Unterstützung von Forschung und Entwicklung
- Langjährige und gute Erfahrung mit ZwickRoell
Die Aufgabe
Bauteiltests bis 100 kN und Materialkennwert-Ermittlung an CFK-Proben
An der Fakultät für Maschinenbau der Universität der Bundeswehr München hat Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut die Professur für Verbundwerkstoffe und Technische Mechanik inne und forscht dort auf dem Gebiet Faser-Kunststoff-Verbunde. „In unserem neuen Labor mit den aktuellsten Fertigungsmöglichkeiten für Luft- und Raumfahrtstrukturen aus Faser-Kunststoff-Verbunden konzentriere ich mich speziell auf Fragestellungen zur leichtbaugerechten Krafteinleitung in hochbelastete Strukturbauteile aus Verbundwerkstoffen und den Einsatz des Materials bei tiefkalten Temperaturen“, erklärt der Wissenschaftler.
Dickhut und sein Team führen Materialkennwertermittlungen an kohlefaserverstärkten Kunststoffproben (CFK-Proben) bei Raumtemperatur und bei tiefkalten Temperaturen durch. Im Zusammenhang mit tiefkalten Temperaturen wird auch von kryogenen Bedingungen gesprochen. Ohne den Einsatz der ZwickRoell Universalprüfmaschine Z100 AllroundLine, die durch Fördermittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz unter dem Förderkennzeichen 50RK2142 beschafft wurde, sei es bisher nicht möglich gewesen, mechanische Kennwerte zu ermitteln. Bauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden konnten nicht belastbar ausgelegt werden. Für die Zukunft plant Dickhut diese Kennwertermittlungen auch bei vereinfachten Bauteiltests bis 100 kN anzuwenden.
Die ZwickRoell Lösung
Universalprüfmaschine Z100 unterstützt bei den Aufgaben der Zukunft
Mit der ZwickRoell Prüfmaschine Z100 AllroundLine finden aktuell Prüfungen zur Materialkennwertermittlungen an CFK-Flachproben bei Raumtemperatur statt. Die Testmöglichkeiten können auf kryogene Temperaturen von 77K (-196°C) erweitert werden und ermöglichen dabei ebenfalls Prüfungen an rohrförmigen Probekörpern. Außerdem ist beabsichtigt, bei Zugprüfungen, die Diffusion von gasförmigen Medien durch den zu testenden Probekörper zu untersuchen. Dies soll auch bei kryogenen Bedingungen erfolgen. Dabei plant Dickhut, beide Prüfungen zu kombinieren: Die Zugprüfung, teils bei kryogenen Bedingungen, mit dem Diffusionstest.
Mehr Informationen zu kryogenen Prüfverfahren mit ZwickRoell
„In der Vergangenheit hatte ich bereits häufig die Möglichkeit mit ZwickRoell-Maschinen arbeiten zu können. Ich bin froh, nun auch bei unseren Forschungsprojekten an der Universität der Bundeswehr München diese positiven Erfahrungen in den wissenschaftlichen Forschungsbetrieb einfließen zu lassen. Mein Team und ich, wir freuen uns auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit ZwickRoell.“
Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut, Professor für Verbundwerkstoffe und Technische Mechanik an der Fakultät für Maschinenbau
Das Ergebnis
Flexible Materialcharakterisierungen und vereinfachte Bauteiltests
Durch die Universalprüfmaschine Z100 AllroundLine lassen sich im Labor der Professur für Verbundwerkstoffe und Technischer Mechanik flexibel Materialcharakterisierungen und vereinfachte Bauteiltests durchführen, um die Entwicklung und Erforschung neuer Bauweisen zu unterstützen. Hinsichtlich weiterer Forschungsvorhaben blickt Dickhut positiv in die Zukunft, in der ZwickRoell Prüfmaschinen eine große Rolle spielen sollen.
Mit der Prüfmaschine lassen sich diese Kennwerte nun ermitteln. Zudem unterstützen Video-Extensometer beim detaillierten Auslegen von hochbelasteten CFK-Bauteilen und tragen dazu bei, deren Leistungsfähigkeit zu optimieren. In Zukunft sollen zusätzlich Sensorik-Anbindungen (DMS Ansetzaufnehmer) zum Einsatz kommen.
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