Verbundstoffe schneller prüfen

  • Das VHCF Ultraschall-Ermüdungsprüfsystem USF-2000 führt Ermüdungstests in nur sechs Tagen durch statt einem Jahr Testdauer – das ist 60-mal schneller.Das VHCF Ultraschall-Ermüdungsprüfsystem USF-2000 führt Ermüdungstests in nur sechs Tagen durch statt einem Jahr Testdauer – das ist 60-mal schneller.

Das Ultraschall-Ermüdungsprüfsystem USF-2000 ist ideal für Anwendungen geeignet, die sich im Kontext des Shimadzu European Innovation Centers mit der Erforschung von Verbundwerkstoffen befassen. Innerhalb von nur 6 Tagen statt mindestens eines Jahres bietet das USF-2000 den zeit- und kosteneffektivsten Prüfaufbau, um Daten über die Lebensdauer von Materialien zu erhalten.

Das USF-2000 liefert Informationen über die Belastbarkeit von Metallen und anderen Materialien. Es schwingt bei einer Frequenz von 20 kHz mit 1010 Lastwechseln über 60-mal schneller als Tests mit einer Schwingungsfrequenz von 300 Hz. Für Automobil-, Luft- und Raumfahrt sowie Schienenverkehr muss die Zuverlässigkeit von Materialien vorhersagbar sein, um beste Qualität und höchste Sicherheit für Reisende zu gewährleisten, aber auch für die Hersteller.

Das USF-2000 wird beispielsweise eingesetzt, um Ermüdungsverhalten zu testen, etwa bei selektivem Laserschmelzen (SLM - selective laser melting), eine Technologie, die in der additiven Fertigung genutzt wird. Da der Fertigungsprozess u.a. eine hohe Gestaltungsfreiheit bietet, wird er angewendet, um Strukturen im Leichtbau zu generieren. Um ein Ermüdungsversagen von SLM-gefertigten Strukturen zu verhindern, muss eine prozessbegleitende mikrostrukturbasierte Charakterisierung der Leistungsfähigkeit durchgeführt werden: Neue Testmethoden basierend auf Ultraschallermüdung (VHCF - very high cycle fatigue) ermöglichen detaillierte Untersuchungen unter betriebsrelevanten Bedingungen und Lebensdauern im Zusammenhang von Sicherheit und Wirtschaftlichkeit.

Wichtigste Merkmale und Vorteile

  • Geeignet, um die Lebensdauer von Materialien vorherzusagen; erhebt Daten bei einer Frequenz von 20 kHz über 60 mal schneller als Tests mit einer Schwingungsfrequenz von 300 Hz (bei 1010 Lastwechseln innerhalb von nur 6 Tagen statt einem Jahr Dauer mit 300 Hz)
  • Erzeugt hohe Spannungen, zum Beispiel für Stähle mit einer Festigkeit von 1.000 MPa oder mehr
  • Detektiert und überwacht Ermüdungsmechanismen, Mikrodefekte und Einschlüsse
  • Geringer Energieverbrauch im Resonanzbereich – weder Öl noch Kühlwasser erforderlich.

Die Anwendung von Ultraschall-Ermüdungsprüfsystemen reduziert erheblich die Entwicklungszeit für Material und Produktion sowie die Kosten für sichere und zuverlässige Konsumgüter in Automobil-, Luft- und Raumfahrt, Eisenbahn und anderen Industrien.


 

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