Universiteit van de Bundeswehr München: Testen van CFRP bij cryogene temperaturen
Case study
- Klant: Universiteit van de Bundeswehr München
- Locatie: Taufkirchen, Duitsland
- Branche: Academische sector
- Onderwerp: Bepaling van de materiaaleigenschappen van CFRP samples bij kamertemperatuur en cryogene temperaturen
Universiteit van de Bundeswehr München
De universiteit van de Bundeswehr (militaire universiteit) werd opgericht in 1973 en voorziet academische programma’s en 35 studierichtingen aan in totaal tien faculteiten voor burgers en militaire studenten, gaande van burgerlijke bouwkunde en milieuwetenschappen tot elektrische ingenieurswetenschappen, informatietechnologie, handelswetenschappen en mechanica. Het doel is de best mogelijke training en opleiding te voorzien op de kortst mogelijke tijd.
De Faculty of Mechanical Engineering leidt piloten op voor het Duitse leger aan het Institute of Aeronautical Engineering en voert onderzoek met betrekking tot lucht- en ruimtevaart. Het opleidingscentrum op de Ludwig Bölkow Campus in Taufkirchen is in gebruik sinds 2015. Naast fundamenteel en toegepast onderzoek bieden ze ook een duale bacheloropleiding in Aeronautical Engineering aan, waarin voortdurend nieuwe ontwikkelingen plaatsvinden. De opleiding en het onderzoek omvatten alle disciplines van ingenieurswetenschappen voor lucht- en ruimtevaart, naast thematisch gerelateerde onderwerpen. Het instituut heeft in totaal vijf leerstoelen, waaronder de leerstoel voor composieten en mechanica.
ZwickRoell kerncompetenties
- Bewezen technologie voor tests op CFRP materialen
- Contactloze rekmeting zonder markeringen met de videoXtens
- Flexibele testsystemen die zich makkelijk laten aanpassen aan nieuwe taken
- Optimale ondersteuning voor onderzoek en ontwikkeling
- Vele jaren waardevolle ervaring met ZwickRoell
De taak
Tests op componenten tot 100 kN en bepaling van materiaaleigenschappen op CFRP samples
Tobias Dickhut is professor composietmaterialen en mechanica aan de Faculty of Mechanical Engineering van de universiteit van de Bundeswehr München, waar hij onderzoek voert naar vezelversterkte kunststofcomposieten. “In ons nieuw laboratorium, voorzien van de nieuwste productiemogelijkheden voor lucht- en ruimtevaartstructuren uit vezelversterkte kunststofcomposieten, focus ik mij voornamelijk op issues met lichtgewicht krachtoverbrengingen in structurele componenten uit composiet die blootgesteld worden aan hoge spanningen, en het gebruik van materialen bij cryogene temperaturen,” legt de wetenschapper uit.
Dickhut en zijn team bepalen materiaaleigenschappen op koolstofvezelversterkte kunststofsamples (CFRP of CFK), bij kamertemperatuur en bij cryogene temperaturen. Cryogene omstandigheden zijn onlosmakelijk verbonden met lage temperaturen. Zonder de ZwickRoell Z100 AllroundLine universele testmachine, gekocht met subsidies van het federale ministerie voor economische zaken en klimaatactie (beurs nummer 50RK2142), zou het niet mogelijk zijn deze mechanische parameters te bepalen. Componenten uit vezelversterkte kunststofcomposieten zouden niet bestand zijn tegen de belastingen. In de toekomst plant Dickhut deze karakteristieke waarden te gebruiken voor tests tot 100 kN op vereenvoudigde componenten.
De ZwickRoell oplossing
De Z100 universele testmachine is klaar voor toekomstige taken
De ZwickRoell Z100 AllroundLine testmachine wordt momenteel gebruik voor tests ter bepaling van de materiaaleigenschappen van vlakke CFRP samples bij kamertemperatuur. De scope aan testmogelijkheden kan uitgebreid worden tot cryogene temperaturen van 77K (-196 °C) en tests op buisvormige samples. Het is ook de bedoeling de diffusie van gasvormige media doorheen het testsample te onderzoeken tijdens trektests. Dit dient ook te gebeuren bij cryogene omstandigheden. Dickhut wil deze tests combineren: de trektest, deels bij cryogene omstandigheden, en de diffusietest.
“In het verleden kreeg ik vaak de kans te werken met ZwickRoell machines. Ik ben blij deze positieve ervaring te integreren in onze onderzoeksprojecten aan de universiteit van de Bundeswehr München.Mijn team en ik kijken uit naar onze samenwerking met ZwickRoell.”
Prof. Tobias Dickhut, PhD, Composite Materials and Engineering Mechanics aan de Faculty of Mechanical Engineering
Het resultaat
Flexibele materiaalkarakterisatie een vereenvoudigde tests op componenten
Met de Z100 AllroundLine universele testmachine kunnen flexibele materiaalkarakterisatie en vereenvoudigde tests op componenten uitgevoerd worden in het laboratorium van de leerstoel voor composietmaterialen en mechanica om zo de ontwikkeling van en onderzoek naar nieuwe constructiemethoden te ondersteunen. Dickhut kijkt positief naar de toekomst in het kader van verdere onderzoeksprojecten, waarin ZwickRoell testmachines een belangrijke rol zullen spelen.
De testmachine wordt nu gebruikt voor het bepalen van deze karakteristieke waarden. Daarnaast helpen video extensometers bij het detailontwerp van CFRP onderdelen voor hoge spanningen en de optimalisatie van hun prestaties. In de toekomst zullen bijkomende sensoren gebruikt worden (clip-on rekmeters met rekstrookjes).
