Бременский институт волокон при проведении механических испытаний при криогенных температурах доверяет оборудованию фирмы ZwickRoell
Случай из практики
- Заказчик: Бременский институт волокон
- Город: Бремен, Германия
- Отрасль: авиация и космонавтика, академия/институты
- Тема: механические испытания при криогенных температурах
Октябрь 2023
При разработке новых волокнистых материалов и высокоэффективных композитов Бременский институт волокон (FIBRE) оказывает поддержку компаниям из различных отраслей промышленности в решении технологических задач будущего. Для того, чтобы понимать характеристики материалов и изменение механических свойств волокнистых композитов при криогенных температурах, гарантируя тем самым безопасность и надежность компонентов для отрасли авиации и космонавтики, специалисты института волокон в своем исследовательском центре ECOMAT в г. Бремен используют испытательные машины фирмы ZwickRoell.
Бременский институт волокон (FIBRE)
Основанный в 1969 г. Бременский институт волокон (FIBRE) с резиденцией в г. Бремен (Германия) уже много лет активно занимается исследованием и разработкой волокнистых материалов и их применением. Основная задача - разработка инновационных решений для различных отраслей промышленности (в их числе автомобильная, строительная, медицинская, текстильная и аэрокосмическая), а также внесение своего вклада в совершенствование продукции из волокон с точки зрения разработки материалов, оптимизации продукции, контроля качества и улучшения процессов.
Целью является повышение отраслевой конкурентоспособности путем предоставления научных знаний, технических экспертиз и инновационных решений. Институт концентрируется на разработке инновационных волокон для технических текстильных изделий, а также композитах и процессах их изготовления (как правило, в форме совместных проектов с промышленными предприятиями). Помимо индивидуальных решений, клиенты Бременского института волокон также получают консультационные услуги, предоставляемые высококвалифицированными сотрудниками.
Бременский институт волокон располагает современными лабораториями материаловедения с аккредитованными методиками испытаний и разнообразным техническим оборудованием, для производства волокон, переработки пластмасс и изготовления углепластика.
Задача
Проблемы определения характеристик материалов при криогенных температурах
В исследовательском и технологическом центре ECOMAT инженеры и ученые из Бременского института волокон (FIBRE) сотрудничают с представителями аэрокосмической промышленности в целях объединения усилий в области криогенной техники, определения характеристик углепластика при криогенных температурах и улучшения его свойств. Это всё текущие задачи в ходе разработки новых инновационных технологий для климатически нейтральных полетов.
Для криогенных испытаний, проводимых при температурах до -253 °C, должна быть обеспечена сопоставимость результатов со стандартными испытаниями, проводимыми при температурах от -55 °C до +120 °C, а также при комнатной температуре. Кроме того, настолько низкие температуры являются сложной задачей для используемых материалов, а также применяемых в процессе испытания систем для измерения деформации и перемещения. Поэтому для крепления образца, точного измерения усилия и перемещения, а также выравнивания линии нагружения необходимо разработать другие методики, отличающиеся от стандартных испытаний при комнатной температуре.
Решение фирмы ZwickRoell
Испытательные машины фирмы ZwickRoell с закрытым хомутом
Для того, чтобы соответствовать особым в плане криогенной техники требованиям Бременского института волокон (FIBRE) при испытаниях в водородной среде, было принято решение использовать стандартные, универсально используемые испытательные машины из палитры оборудования фирмы ZwickRoell. Они позволяют определять характеристики различных материалов даже при самых низких температурах и гарантируют отличную воспроизводимость результатов испытаний. Независимо от того, требуются ли малые усилия испытания или высокие нагрузки, для контроля качества и в исследовательских целях.
Для Бременского института волокон из палитры оборудования фирмы ZwickRoell были выбраны различные криостаты, позволяющие проводить криогенные механические испытания в среде жидкого азота (LN2) при 77 K или жидкого водорода (LH2) при 20 K.
С помощью специально разработанного закрытого хомута захват с зажатым образцом погружается в область низких температур. Преимущество: поскольку криостат располагает только одним отверстием, обеспечивается наивысшее возможное постоянство температуры. Все криостаты фирмы ZwickRoell в качестве опции оснащаются смотровым окошком, чтобы снаружи бесконтактно определять деформацию образца посредством оптического измерительного датчика videoXtens.
Для управления, регистрации данных и анализа используется удобное и простое в обращении программное обеспечение testXpert, уже многократно применяемое в Бременском институте волокон.
Широкие возможности испытаний композитных материалов при криогенных температурах
„В лице фирмы ZwickRoell мы обрели превосходного партнера и получили идеальную поддержку для нашей работы в области определения характеристик материалов при экстремальных криогенных температурах. Поставленные испытательные системы свидетельствуют о выдающихся специальных знаниях, они были идеально адаптированы к нашим требованиям, поскольку являются фундаментальным и прикладным оборудованием“, - говорит д-р Эрнё Немет (Ernö Nemeth), руководитель лаборатории Бременского института волокон (FIBRE) о сотрудничестве с фирмой ZwickRoell.
Испытательные системы позволяют проводить разнообразные типовые испытания волокнистых композитов (например, испытания на растяжение, сжатие и изгиб, а также испытания для определения междуслойной прочности при сдвиге (ILSS)), а также испытания для определения критической междуслойной скорости высвобождения энергии G1c (режим нагружения I) и G2c (режим нагружения II). Немет: „Тесное и доверительное сотрудничество в течение всего срока реализации проекта значительно расширило наши исследовательские возможности и углубило нашу связь с фирмой ZwickRoell.“
результат
На основе имеющейся палитры оборудования специалисты фирмы ZwickRoell смогли оптимально в техническом плане реализовать требования Бременского института волокон (FIBRE). Теперь для исследований и сотрудничества с партнерами из отрасли авиации и космонавтики можно проводить испытания для определения характеристик материалов при экстремальных криогенных температурах – а именно на растяжение, сжатие и изгиб, а также испытания ILSS, G1C и G2C – с получением абсолютно надежных, отслеживаемых и сопоставимых результатов.
„Фирма ZwickRoell является для нас незаменимым партнером в области определения характеристик материалов при криогенных температурах.
Производитель испытательного оборудования убеждал и поддерживал нас на протяжении всего проекта, предлагая как технические знания, так и широкий специализированный ассортимент продукции в плане испытаний в водородной среде. Созданные специально для нас испытательные системы демонстрируют компетентность и тонкое понимание наших индивидуальных требований как учреждения. Профессионализм и партнерский подход специалистов фирмы ZwickRoell значительно продвинули наши исследования в этой сложной области."
Д-р Эрнё Немет (Ernö Nemeth), руководитель лаборатории Бременского института волокон (FIBRE)
Бременский институт волокон (FIBRE): механические испытания при криогенных температурах
