Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
Werkstoffkunde
Unsere Geräte und Prüfmethoden
Untersuchungen mit der Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Mit unserem modernen Rasterelektronenmikroskop JEOL JSM-IT200 können wir Objekte bis auf maximal 3 Nanometer auflösen. Bei der Rasterelektronenmikroskopie werden Objekte mit einer großen Schärfentiefe dargestellt, wie beispielsweise Bruchflächen von Proben aus dem Zugversuch bei 600°C. Zur Bilderzeugung rastert ein Elektronenstrahl die Probe ab. Durch Wechselwirkungen des Elektronenstrahls mit den Elektronen im Werkstoff der untersuchten Probe entsteht das Bild. Dafür werden entweder die Sekundär- oder die Rückstreuelektronen charakteristische des Werkstoffs verwendet, welche die jeweiligen Detektoren analysieren. In Ergänzung dazu dient energiedispersive Röntgenstrahlung (EDX Detektor) zur Analyse der Verteilung der chemischen Elemente.
Universalprüfmaschine und angeschlossenem Hochtemperaturofen
Um Werkstoffeigenschaften beispielsweise für die Simulation von Gießprozessen zu bestimmen, werden Zugversuche und Kriechversuche bei unterschiedlichen Temperaturen und Dehnraten durchgeführt. Je nach untersuchtem Werkstoff gibt es dabei andere Anforderungen, denen wir mit unseren Geräten gerecht werden können. Mit unseren moderne Zugprüfmaschine Z100 von Zwick mit optischer Dehnungsmessung an der Zugprobe durch ein Laserextensometer lassen sich Spannungs- Dehnungskurven und daraus abgeleitet mechanische Kennwerte des Werkstoffs bei unterschiedlichen Temperaturen ermitteln. Durch unseren Hochtemperaturofen können wir je nach Werkstoff Zugversuche und Kriechversuche bis zu einer Temperatur von ca. 1200°C durchführen. Mit dem verbauten grünen Laser können auch Dehnungen im Hochtemperaturbereich auf der Probenoberfläche gemessen werden. Durch die Ausstattung mit einer 100 kN Kraftmessdose können hier Metalle und Keramiken ideal untersucht werden.
Härteprüfung
Die Härte eines Werkstoffs beschreibt den Widerstand gegen das Eindringen eines härteren Prüfkörpers unter einer Prüflast. Die Härte wird mithilfe eines Universalhärteprüfgeräts an metallischen Werkstoffen ermittelt. Unser neues Härteprüfgeräts ZHU 250 der Firma Zwick /Roell kann im Bereich der Makrohärte mit einer Prüflast von bis zu 2.450 N arbeiten. Unsere austauschbaren Prüfkörper ermöglichen eine Härteprüfung nach Vickers, Rockwell und Brinell.
Untersuchungen mit dem Fallwerk
Für manche Werkstoffe sind schnell auftretende Belastungen oder das Herunterfallen besonders relevant für die sicher Anwendung und ihre Langlebigkeit. Daher können wir auch diesen Bereich mittels unseres Fallwerks auswerten. Mit unserem INSTRON Fallwerk 9450 können wir Impactversuche mit Beschleunigungen von bis zu 4,5 m/s2 an unterschiedlichen Probendimensionen durchführen. Für thermoplastische Kunststoffe können so mit bis zu 40 kg so auch schnelle Verformungen sowie Brechen oder Reißen untersucht werden und die Verformung mitteln unserer Hochgeschwindigkeitskameras überprüft werden. Mit Bildraten von bis zu 20000 Bildern/s können so selbst mikrometergenau die Verformung und Dehnung von Behältern, Platten oder Folien im Hochgeschwindigkeitsbereich abgebildet werden.
Universalprüfmaschine mit Temperierkammer
Mit unserer Z100 Prüfmaschine mit tastendem Extensometer und Temperierkammer lassen sich die mechanischen Kennwerte temperatur- und belastungsabhängig von Kunststoffen ermitteln, mit einer Temperaturspanne von ca. -80 bis 250 °C. Die Umrüstbarkeit der Maschine ermöglicht Tests gemäß aller gängigen Prüfnormen und Untersuchungen mit variabler Kraftaufgabe und Belastungsrichtung. Variable Prüfgeometrien, Bauteilprüfungen und mechanische Kennwerte können hierbei mit einer 500 N oder einer 10 kN Kraftmessdose vermessen werden. Durch die Maschinen interne Temperierkammer oder Nutzung unserer externen Temperierkammer, können alle relevanten Temperaturbereiche für Kunststoffe abgebildet werden und auch Klimatests mit anschließender mechanischer Prüfung ausgelegt werden. Dauerprüfungen können ebenfalls an der Prüfmaschine durchgeführt werden. Die Messungen an der Universalprüfmaschine können über die reine Belastungszeit oder mit berührendem Extensometer verfolgt werden. Alle Versuche lassen sich zusätzlich durch Erweiterungen im Versuchsaufbau auch mit optischer Messtechnik visuell digital auswerten.
„Wir umgeben uns täglich mit vielen verschiedenen Materialien wie Kleidung, Bechern, Möbeln und jeglichen weiteren Gegenständen des täglichen Lebens. Die Werkstoffkunde erforscht diese Materialien, um ihr Verhalten, ihre Herstellung und ihre Recyclingfähigkeit zu verstehen. Dieses Wissen ermöglicht es, die Materialien noch gezielter an ihren spezifischen Anwendungsbereich anzupassen und gleichzeitig die Umwelt zu schonen.”
Prof. Dr. Corinna Thomser - Professorin für Werkstofftechnik, insbesondere innovative Werkstoffe
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