Uniwersytet Bundeswehry w Monachium: Badanie CFK w głęboko niskich temperaturach
Case Study
- Klient: Uniwersytet Bundeswehry w Monachium
- Miejscowość: Taufkirchen, Niemcy
- Branża: Akademia
- Temat: Oznaczanie właściwości materiałów na próbkach CFK w temperaturze pokojowej i w niskich temperaturach
Uniwersytet Bundeswehry w Monachium
Od inżynierii lądowej i nauk o środowisku, przez inżynierię elektryczną i informatykę, po administrację biznesową i inżynierię mechaniczną – założony w 1973 roku Uniwersytet Bundeswehry w Monachium oferuje programy akademickie i programy studiów 35 na dziesięciu wydziałach, dostępnych zarówno dla studentów cywilnych, jak i wojskowych. Celem jest zapewnienie im możliwie najlepszego szkolenia w możliwie najkrótszym czasie.
Wydział Inżynierii Mechanicznej kształci dla służby lotniczej Bundeswehry w Instytucie Aeronautical Engineering oraz prowadzi badania w zakresie inżynierii lotniczej i astronautyki. Placówka edukacyjna na terenie Kampusu Ludwiga Bölkowa w Taufkirchen istnieje od 2015 roku. Oprócz podstaw i badań stosowanych, oferowany jest podwójny program studiów licencjackich „Aeronautical Engineering“ , który jest stale rozwijany. Obszar nauczania i badań obejmuje wszystkie dyscypliny inżynierii lotniczej - a także obszary tematycznie pokrewne. Instytut ma łącznie pięć profesury; w tym profesora materiałów kompozytowych i mechaniki technicznej.
Najwyższe kompetencje ZwickRoell
- Sprawdzona technologia badania materiałów CFK
- Bezkontaktowy, wolny od znaczników pomiar wydłużenia za pomocą systemu videoXtens
- Elastyczne systemy badawcze, które można łatwo dostosować do nowych zadań
- Optymalne wsparcie badań i rozwoju
- Wiele lat dobrych doświadczeń z firmą ZwickRoell
Zadanie
Badania podzespołów do 100 kN i oznaczanie właściwości materiałów na próbkach CFK
Na Wydziale Inżynierii Mechanicznej Uniwersytetu Bundeswehry w Monachium prof. dr inż. Tobias Dickhut jest profesorem materiałów kompozytowych i mechaniki technicznej, gdzie prowadzi badania w zakresie kompozytów z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem. „W naszym nowym laboratorium wyposażonym w najnowsze możliwości produkcyjne konstrukcji lotniczych i kosmicznych wykonanych z kompozytów z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem, skupiam się szczególnie na zagadnieniach, dotyczących wprowadzania siły do mocno obciążonych elementów konstrukcyjnych wykonanych z materiałów kompozytowych w sposób lekki, przyjazny dla konstrukcji i stosowania materiału w głęboko niskich temperaturach” – wyjaśnia naukowiec.
Dickhut i jego zespół przeprowadzają oznaczenia parametrów materiałowych na próbkach tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (próbki CFK) w temperaturze pokojowej i w bardzo niskich temperaturach. O warunkach kriogenicznych mówi się także w kontekście bardzo niskich temperatur. Bez zastosowania uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej ZwickRoell Z100 AllroundLine, zakupionej dzięki dofinansowaniu Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Ochrony Klimatu w ramach dofinansowania nr 50RK2142, określenie parametrów mechanicznych nie było dotychczas możliwe. Komponentów wykonanych z kompozytów z tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem nie można zaprojektować tak, aby wytrzymywały obciążenia. W przyszłości Dickhut planuje wykorzystać te oznaczenia wartości charakterystycznych w uproszczonych badaniach komponentów do 100 kN.
Rozwiązanie firmy ZwickRoell
Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa Z100 wspiera zadania przyszłości
Maszyna wytrzymałościowa ZwickRoell Z100 AllroundLine jest obecnie używana do badania właściwości materiałów na płaskich próbkach CFK w temperaturze pokojowej. Możliwości testowe można rozszerzyć do temperatur kriogenicznych 77 K (-196°C) i umożliwiają przy tym badania próbek rurowych. Poza tym jest to zamierzone, aby przy badaniu na rozciąganie, zbadać dyfuzję ośrodka gazowego przez badaną próbkę. Należy to również przeprowadzić w warunkach kriogenicznych. Dickhut planuje połączyć oba badania: Próba rozciągania, częściowo w warunkach kriogenicznych, z próbą dyfuzyjną.
Więcej informacji na temat kriogenicznych metod badawczych w ZwickRoell
„W przeszłości często miałem okazję pracować na maszynach ZwickRoell.Cieszę się, że teraz mogę wykorzystać te pozytywne doświadczenia w badaniach naukowych w ramach naszych projektów badawczych na Uniwersytecie Bundeswehry w Monachium. Mój zespół i ja nie możemy się doczekać udanej współpracy z ZwickRoell.“
Prof. Dr.-Ing. Tobias Dickhut, Profesor materiałów kompozytowych i mechaniki technicznej na Wydziale Mechanicznym
Wynik
Elastyczna charakterystyka materiałów i uproszczone testowanie komponentów
Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa Z100 AllroundLine umożliwia elastyczne prowadzenie charakterystyk materiałów i uproszczonych badań komponentów w laboratorium Katedry Kompozytów i Mechaniki Technicznej w celu wsparcia rozwoju i badań nowych metod konstrukcyjnych. Odnosząc się do dalszych projektów badawczych, Dickhut pozytywnie patrzy w przyszłość, w której główną rolę odegrają maszyny wytrzymałościowe ZwickRoell.
Parametry te można teraz określić za pomocą maszyny wytrzymałościowej. Do tego ekstensometry Video pomagają również w szczegółowym projektowaniu komponentów CFK poddanych dużym obciążeniom i pomagają zoptymalizować ich działanie. W przyszłości zastosowane zostaną dodatkowe przyłącza czujników (przetworniki DMS).
