Za mehansko preskušanje pri kriogenih temperaturah se Fiber Institute Bremen e.V. zanaša na ZwickRoell
Študija primera
- Kupec: Fiber Institute Bremen e.V.
- Lokacija: Bremen, Nemčija
- Industrija: Letalstvo/vesoljska industrija, Akademije/Inštituti
- Tema: Mehansko preskušanje pri kriogenih temperaturah
Oktober, 2023
Pri razvoju novih vlaknatih materialov in visokozmogljivih kompozitov Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE) podpira podjetja iz različnih panog pri obvladovanju tehnoloških izzivov prihodnosti. Da bi razumeli obnašanje materiala in spremembo mehanskih lastnosti vlaknatih kompozitov pod kriogenimi temperaturami, na primer, in tako zagotovili zanesljivost in varnost letalskih komponent, Inštitut za vlakna na raziskovalnem mestu ECOMAT v Bremnu uporablja stroje za preskušanje materialov podjetja ZwickRoell.
Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE)
Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE), ustanovljeno leta 1969 s sedežem v Bremnu v Nemčiji že vrsto let aktivno deluje na področju raziskav in razvoja vlaknenih materialov ter njihove uporabe. Njihova glavna naloga je razvijati inovativne rešitve za industrijsko uporabo, vključno z avtomobilsko, gradbeno, medicinsko in tekstilno industrijo ter vesoljsko industrijo, in prispevati k izboljšanju izdelkov iz vlaken v smislu razvoja materialov, optimizacije izdelkov, nadzora kakovosti in izboljšav procesov.
Cilj je okrepiti konkurenčnost industrije z zagotavljanjem znanstvenega in tehničnega znanja ter inovativnih rešitev. V ta namen se inštitut osredotoča na razvoj inovativnih vlaken za tehnični tekstil in vlaknenih kompozitov ter njihovih proizvodnih procesov, običajno v obliki financiranih projektov sodelovanja z industrijskimi partnerji. Poleg prilagojenih rešitev imajo stranke Fiber Institute Bremen korist tudi od svetovalnih storitev visoko usposobljenih zaposlenih.
Fiber Institute Bremen ima sodobne laboratorije za znanost o materialih z akreditiranimi preskusnimi metodami in široko paleto tehničnih zmogljivosti za proizvodnjo vlaken, predelavo plastike in proizvodnjo CFRP.
Naloga
Zahteve pri karakterizaciji materialov pri kriogenih temperaturah
V bremenskem raziskovalnem in tehnološkem centru ECOMAT inženirji in znanstveniki Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE) sodelujejo z letalsko in vesoljsko industrijo pri združevanju dejavnosti na področju kriogenetike za karakterizacijo in nadaljnji razvoj CFRP pri uporabi pri kriogenih temperaturah. Vse to so trenutni izzivi pri razvoju novih in inovativnih tehnologij za ogljično nevtralna zračna potovanja.
Za kriogene preskuse, ki se izvajajo pri nizkih kriogenih temperaturah do –253 °C, je treba zagotoviti obnovljivost rezultatov preskusa s standardnimi preskusi, ki se sicer izvajajo v temperaturnem območju od –55 °C do +120 °C in pri temperaturi okolja. Poleg tega te nizke temperature predstavljajo izziv za uporabljene materiale, pa tudi za zahtevane sisteme za merjenje deformacij in pomikov. Zato je treba razviti drugačne pristope kot pri standardnih preskusih pri sobni temperaturi za oprijem vzorca, natančno merjenje sile in premika ter za poravnavo obremenitvenega niza.
ZwickRoell rešitev
Stroji za preskušanje materialov ZwickRoell z jarmom
Da bi izpolnili posebne zahteve za kriogeno preskušanje Inštituta za vlakna Bremen e.V. (FIBRE) za preskuse z vodikom je bila sprejeta odločitev za standardizirane in univerzalno uporabne stroje za preskušanje materialov iz ponudbe izdelkov ZwickRoell. Ti omogočajo karakterizacijo različnih materialov tudi pri kriogenih temperaturah in zagotavljajo odlično obnovljivost rezultatov preskusov – ne glede na to, ali se uporabljajo nizke ali visoke preskusne obremenitve ali za zagotavljanje kakovosti ali raziskovalne namene.
Različne rešitve za kriogeno preskušanje so bile izbrane iz ponudbe izdelkov ZwickRoell za Fiber Institute Bremen e.V., ki omogočajo tako mehansko preskušanje v kriogenem območju z uporabo tekočega dušika (LN2) pri 77 K kot tudi tekočega vodika (LH2) pri 20 K.
Čeljusti z vpetim vzorcem je potopljen v kriogeno temperaturno območje s pomočjo posebej razvitega jarma. Prednost: ker ima kriostat samo eno odprtino, je zagotovljena najvišja možna temperaturna stabilnost. Vsi kriostati ZwickRoell imajo opcijsko okno za ogled, ki ga je mogoče uporabiti za določanje napetosti in deformacije vzorca od zunaj in brez stika, zahvaljujoč optični tehnologiji, ki jo zagotavlja videoXtens.
Priročna, uporabniku prijazna programska oprema za preskušanje testXpert se uporablja za namene nadzora, pridobivanja podatkov in vrednotenja in se že pogosto uporablja na Fiber Institute Bremen e.V.
Obsežne možnosti preskušanja vlaknenih kompozitov pri kriogenih temperaturah
»V podjetju ZwickRoell smo našli popolnega partnerja in idealno raven podpore za naše delo pri karakterizaciji materialov pri ekstremnih kriogenih temperaturah. Dobavljeni preskusni sistemi so dokaz izjemne ravni strokovnega znanja in so bili popolnoma prilagojeni našim osnovnim zahtevam, ki temeljijo na aplikacijah,« je dejal dr. Ernö Nemeth, vodja laboratorija na Fiber Institute Bremen e.V. o njihovem sodelovanju z ZwickRoellom.
Preskusni sistemi podpirajo veliko število tipičnih preskusov kompozitov, ojačanih z vlakni, vključno z nateznimi, tlačnimi in upogibnimi preskusi, kot tudi določanje interlaminarne strižne trdnosti (ILSS) in preskuse za določanje kritičnih interlaminarnih stopenj sproščanja energije G1c (pri obremenitvi v načinu I) in G2c (pri obremenitvi v načinu II). Nemeth: "Naše tesno in zaupanja vredno sodelovanje skozi celotno trajanje projekta je znatno razširilo naše raziskovalne možnosti in še okrepilo našo povezavo z ZwickRoellom."
Rezultat
Na podlagi obsežne ponudbe izdelkov je ZwickRoell lahko optimalno izpolnil tehnične zahteve Fiber Institute Bremen e.V. Zdaj lahko izvajajo preskuse – vključno z nateznimi, tlačnimi in upogibnimi preskusi ter preskusi ILSS, G1C in G2C – za opredelitev lastnosti materiala pri ekstremnih kriogenih temperaturah tako za raziskovalne namene kot v sodelovanju z industrijskimi partnerji v letalskem in vesoljskem sektorju, medtem ko štejejo na popolnoma zanesljive, sledljive in obnovljive rezultate.
»ZwickRoell je partner, na katerega se lahko zanesemo na področju karakterizacije materialov pri kriogenih temperaturah.
Proizvajalec preskusnih strojev nas je prepričal in podpiral s tehničnim znanjem in njihovim celovitim in specializirano ponudbo izdelkov za preskušanje vodika skozi celotno trajanje projekta. Sistemi, ki so jih prilagodili našim posebnim potrebam, so dokaz njihovega strokovnega znanja in izostrenega občutka za naše individualne zahteve kot inštituta, medtem ko sta ZwickRoellova strokovnost in sodelovalni pristop pomagala znatno napredovati pri naših raziskavah na tem zahtevnem področju.«
Ernö Nemeth, vodja laboratorija Fiber Institute Bremen e.V. (VLAKNO)
Fiber Institute Bremen e.V. (FIBRE): Mehansko preskušanje pri kriogenih temperaturah
