Mechanisches Labor
Mikromechanische Universalprüfmaschine (6 kN) Zug, Druck, Biegung, Mikroindentation
Die Untersuchung von zellulären Materialien wie Schäumen oder die spongiöse Struktur in Femurknochen auf der Mikroskala erfordert Versuche an einzelnen Stegen von Metallschäumen oder einzelnen Knochentrabekeln. Dabei ergeben sich durch die komplexe, unregelmäßige Form der Proben im Vergleich zu DIN-genormten Zugproben spezielle Anforderungen an die Einspannung der Proben als auch die Auswertung der Ergebnisse. Da die Proben in einer Größenordnung zwischen konventionellen Universalprüfeinrichtungen und in-situ Prüfsystemen im Rasterelektronenmikroskop oder Nanoindenter liegen, wurde ein Eigenbau entwickelt, der für Untersuchungen von Schäumen und Metamaterialien auf der Mesoskala bis zu ± 6 kN Last aufbringen kann und bei Versuchen an Einzelstegen eine Wegauflösung von 0,5 µm besitzt. Durch die komplexe Probengeometrie und die notwendige hohe Präzision können die Verschiebungen nur mittels optischer Verfahren wie der Digitalen Bildkorrelation ausgewertet werden. Durch die Subpixelauflösung werden dabei Messgenauigkeiten von bis zu 0,1 µm erzielt.
Digitale Bildkorrelation
Die Digitale Bildkorrelation (engl. Digital image correlation, DIC) ist ein optisches, kamerabasiertes, berührungsloses Verfahren zur Verformungsmessung auf komplex geformten Proben. Basis ist die Verfolgung Facetten, die durch ein einzigartiges Grauwertmuster voneinander unterscheidbar sind. Bei Verwendung von mehr als eine Kamera können auch Out-of-Plane Bewegungen der Proben betrachtet werden. Am Lehrstuhl für Schutzsysteme wird die kommerzielle Software Instra4D von Dantec Dynamics verwendet. Dadurch kann die Deformation während der Materialprüfung mit bis zu 16 Kameras gleichzeitig beobachtet werden. Durch entsprechende Wahl der Objektiv-Kamera-Kombination können sowohl millimetergroße als auch metergroße Proben untersucht werden.
Dynamische Materialcharakterisierung mittels Fallturm
Zur experimentellen Untersuchung von Materialien, Komponenten oder Strukturen unter dynamischer Belastung dient ein Fallturm. Ein definiertes Gewicht wird dabei aus einer vorgegeben Höhe auf den Prüfkörper entlang einer Linearführung fallen gelassen. Durch den entstehenden Kurzzeitimpact lässt sich das Verhalten des Prüfkörpers im Crash Fall analysieren. Am Lehrstuhl für Schutzsysteme wird ein industrielles Standard-Fallwerk der Firma Instron genutzt. In Kombination mit einer Highspeed Kamera Können Proben mit bis zu 24 m/s, mit bis zu 70 kg und 90 kN impaktiert werden.
Fallturm mit High Energy System
Letzte Änderung: 23. Oktober 2023