Die Forschungskooperation HPCFK bietet seinen Kunden und Projektpartnern ein umfangreiches Portfolio von Analytik- und Testverfahren:
Mechanische Analysen
Die Kenntnis mechanischer Kennwerte ist essentiell bei der Erprobung von Materialien und Produkten. Dabei wird die Vergleichbarkeit Ihrer Ergebnisse durch Einhaltung etablierter Prüfnormen garantiert. Unter Verwendung unserer dynamischen Universalprüfmaschine und der für die jeweilige Prüfung am Standort verfügbaren Vorrichtungen können wir u. a. folgende mechanische Untersuchungen anbieten
Bestimmung der Zug- und Druckeigenschaften (Festigkeit, Steifigkeit, Bruchdehnung etc.) von Kunststoffen mit und ohne Faserverstärkung
Ermittlung von Biege-, Scher- und Schubeigenschaften
Bestimmung der Bruchzähigkeit von Verbindungen im G1c-Test
Dynamische Prüfungen zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens bei unterschiedlichen Belastungsarten im Universalresonanzpulsator
Untersuchung der mechanischen Belastbarkeit von hybriden Bauteilen in der Wirkzone der Grenzfläche
Für die Mehrzahl der aufgeführten Prüfmethoden besteht die Möglichkeit, komplementierend eine optische Dehnungs- und Verformungsanalyse mithilfe des am Standort verfügbaren Aramis-Systems durchzuführen. Auf diese Weise gelingt es beispielsweise, Spannungsüberhöhungen in Bauteilen in realen Lastfällen sichtbar zu machen. Ein Beispiel einer solchen Messung ist in den nebenstehenden Abbildungen für ein 3D-gedrucktes Bauteil dargestellt.
Rheologische Analyse
In nahezu jedem kunststofftechnischen Fertigungsverfahren werden polymere Werkstoffe im schmelzeförmigen Zustand verarbeitet. Die genaue Kenntnis ihres Fließverhaltens ist für eine sichere Prozessauslegung unabdingbar. Mithilfe des am Standort verfügbaren Oszillazions-Rheometers lassen sich unter anderem folgende rheologische Eigenschaftensbestimmungen durchführen
Bestimmung der (komplexen) Viskosität in Abhängigkeit der Temperatur und Schergeschwindigkeit
Charakterisierung der Viskoelastizität durch Quantifizierung elastischer (Speichermodul G‘) und viskoser (Verlustmodul G‘‘) Anteile von polymeren Werkstoffen und deren Zusammenhänge (Verlustfaktor tan d)
Nachweis eines strukturviskosen, dilatanten oder newtonschen Fließverhaltens
Detaillierte Beschreibung der Aushärtekinetik reaktiver Harzsysteme in Abhängigkeit der Temperatur und Zeit
Bestimmung des Gelpunktes aushärtender Systeme
Charakterisierung der dielektischen Eigenschaften (Ionenleitfähigkeit bzw. Ionenviskosität, dielektischer Verlustfaktor) in einem sehr breiten Frequenzspektrum
Überführung rheologischer Kennwerte in mathematische Modelle (z. B. Potenzansatz nach Ostwald/de Waele, Carreau-Ansatz, WLF)
Thermische Analyse
Mithilfe der Dynamischen Differenzkalorimetrie (engl. Differential Scanning Calorimetry, DSC) kann das thermische Verhalten vieler Werkstoffe transparent gemacht werden. Insbesondere in Kombination mit der rheologischen Analyse bildet die DSC ein mächtiges thermoanalytisches Werkzeug, mit dem sich eine Vielzahl wesentlicher Materialkennwerte ermitteln lässt.
Identifikation wesentlicher Phasenübergänge und charakteristischer Temperaturbereiche (z.B. Schmelzpunkt, Glasübergangs-, Einfrier- und Zersetzungstemperatur etc.)
Bestimmung des Kristallisationsgrad teilkristalliner Thermoplaste
Charakterisierung der Aushärtekinetik (Reaktionsgeschwindigkeit, Aushärte- bzw. Vernetzungsgrad) reaktiver Systeme
Ermittlung der spezifischen Wärmekapazität
Enthalpiebestimmung (endotherm und exotherm) bei Phasen-umwandlungen und chemischen Reaktionen
Grundsätzlich lassen sich mithilfe der rheologischen Analyse und thermischen Analyse sowohl Thermoplaste als auch vernetzende Systeme (Duromere und Elastomere) charakterisieren.
Strukturanalysen
Die Analyse von Strukturen und Morphologie durch mikroskopische Verfahren bietet schnell und zuverlässig aussagekräftige Ergebnisse zur Beurteilung von Schadens- und Qualitätsparametern. Unter anderem können folgende Strukturuntersuchungen durchgeführt werden
Bestimmung des Faservolumengehalts durch computergestützte, optische Bildauswertung
Detektion und Vermessung von Poren sowie quantitative Bestimmung der Porösität in Laminaten und Halbzeugen
Bewertung der Maßhaltigkeit von Bauteilen
Bestimmung von Verteilungsfunktionen von Füllstoffen bzw. Verstärkungsfasern
Untersuchung von Bruchflächen von Couponproben oder Bauteilen als Maßnahme der Schadensanalyse
Die sorgfältige Vorbereitung der mikroskopischen Proben unter Verwendung geeigneter Präparationsverfahren ist von zentraler Bedeutung für die Aussagekraft der mikroskopischen Analyse. Hierzu stehen am Standort verschiedene Einbettungsmethoden sowie eine Probenschleifmaschine zur Erzielung höchster Oberflächengüten zur Verfügung.
Prozessanalysen
Die Kenntnis relevanter Maschinen- und Prozessdaten ist für robuste Prozesse essentiell. Schwachstellen und Verbesserungspotentiale frühzeitig zu identifizieren und digitale Daten online zu überwachen, können dazu beitragen, im Sinne der Industrie 4.0 die Qualität von Bauteil und Prozess zu steigern. Mit Fokus auf automatisierte Legetechnologien bieten wir unter anderem folgende Dienstleistungen an
Thermographische Online-Überwachung des AFP- und ATL-Legeprozesses im Hinblick auf auftretende Defekte
Thermische Analyse von Maschinenteilen mittels mobiler Thermokamera, z.B. zur Beurteilung von lokaler Bauteilüberhitzung
Online-Überwachung der Materialqualität bei der Herstellung von imprägnierten Faserbändern (Harzgehalt, Imprägnierqualität etc.)
Faseroptische Dehnungsmessung
Analyse der zu messenden Struktur hinsichtlich sensitiver Stellen zur Messfaserapplikation
Auswahl der Messfaser und Herstellung der Sensorfaser
Vorbereitung der zu messenden Struktur
Messung an Proben in der vorhandenen Prüfmaschine oder Vor-Ort-Messung
Auswertung und Aufbereitung der Messergebnisse
3D-Oberflächenprofilometrie
Messung von Profil, Rauheit und Schichtdicke auf jedem Material mit Nanometerauflösung
Um Abläufe und Prozesse an Oberflächen zu verstehen, stehen uns Methoden zur präzisen, hochauflösenden Oberflächenanalyse zur Verfügung. Wir führen für Sie genormte Messungen durch z. B. in Form von Rauheitsmessung an Halbzeugen oder Verschleißmessung an Maschinenteilen, mit 24 – 28.800-facher Vergrößerung. Unser konfokales Laser-Scanning-Mikroskop kombiniert dabei die Fähigkeiten eines optischen Mikroskops, eines Oberflächenprofilers und eines Rasterelektronenmikroskops. Es bietet einen Messbereich von 50×50 mm mit einer 3D-Auflösung im Nanometerbereich. Wir können kontaktlose Messungen auf jedem Materialtyp auch auf steilen oder gekrümmten Oberflächen mit bis zu 87° Grad Neigung durchführen.
Beratung und Analyse der Messaufgabe
Präparieren der Proben
Durchführen der Messungen
Auswerten und Aufbereiten der Messdaten
Schliffbildanalyse
Effektive Maßnahme zur Sicherung der Qualität
Die Schliffbildanalyse ist für uns ein wichtiger Bestandteil des Forschungsalltags, mit der wir z.B. Porenanalysen durchführen, den Faservolumengehalt bestimmen oder die Qualität von Verbindungen überprüfen. In unserem Labor fertigen wir für Sie Schliffbildanalysen von metallischen, nicht-metallischen und Verbundwerkstoffproben auf makro- und mikroskopischer Ebene an. Wir erstellen mit Ihnen Prüfpläne, bewerten die Aufnahmen nach mit Ihnen abgestimmten Kriterien und dokumentieren für Sie die Ergebnisse, damit Sie Fertigungsmängel rechtzeitig überprüfen und aufdecken können. Dabei legen wir Wert auf höchste Genauigkeit und Qualitätsstandards.
Beratung und Analyse der Messaufgabe
Präparieren der Proben
Durchführen der Messungen
Auswerten und Aufbereiten der Messdaten
Temperaturmessung
Vielfältige Lösungen für komplexe Temperaturmessprobleme
In unseren Forschungstätigkeiten gehören verschiedenste Arten der Temperaturmessung zur täglichen Arbeit. Dadurch verfügen wir über unterschiedlichste Messtechnologien und die nötige Kompetenz für vielfältige Anwendungsgebiete, auch im industriellen Einsatz. Dafür kommen bei uns Widerstandsthermometer, Thermoelemente, Thermographiekameras und faseroptische Systeme zum Einsatz. Wir stehen Ihnen für die qualifizierte Beratung und Analyse der Messaufgabe sowie für die Durchführung der Messversuche vor Ort oder in unserem Labor gerne zur Verfügung. Wir bieten Ihnen:
Beratung und Analyse der Messaufgabe hinsichtlich einzusetzender Messmittel
Vorbereiten der Messung und des Messobjektes
Durchführen der Messungen vor Ort oder im eigenen Labor
Auswerten und Aufbereiten der Daten als Bericht oder Präsentation
3D-Bauteilvermessung
Präzise Digitalisierung von Objekten
Für die 3D-Vermessung Ihrer Produkte und Bauteile verfügen wir über ein präzises Messsystem und beraten Sie zu Ihren Fragen gerne. Mit den im berührungslosen 3D-Scan ermittelten Messdaten sind Sie beispielsweise in der Lage, Abweichungen von der Soll-Geometrie zu erkennen oder unbekannte oder alte Geometrien zu digitalisieren. Wir vermessen für Sie vor Ort oder bei uns, erstellen das digitale Modell des gescannten Objektes und führen Maßhaltigkeitsanalysen zu Referenzgeometrien durch.
E-mail: lisa.reichert@tu-braunschweig.de
Telefonnummer: +49 (0) 4141 77638-202