Labor Werkstoffkunde

Rotationsrheometer MCR 302e, Anton Paar

Mit Hilfe des Rotationsrheometers sind mehrere Prüfmöglichkeiten zur Charakterisierung des Fließverhaltens unterschiedlichster Materialklassen gegeben. Zum Einsatz kommt das Gerät unter anderem zur Bestimmung des Viskositätsverlaufs von Polymerschmelzen mit Platte-Platte-Einsetzen. Dies ermöglicht Aussagen über die Verarbeitungseigenschaften des untersuchten Materials und über die Temperaturstabilität.

Das Gerät verfügt ferner über ein Modul zur Charakterisierung der Fließfähigkeit von Pulvern mittel Pulverscherzelle und Pulverfluidisierungszelle. Dies ermöglicht Aussagen der Verarbeitbarkeit von Polymerpulvern im 3D-Druck mittels SLS. Als Weiteres kann mit den Einsätzen zur Torsionsprüfung das dynamisch-mechanische Verhalten von Festkörpern untersucht werden.

Technische Daten:

• Prüftemperaturbereich bis maximal 600°C
• Heizrate bis 30°C/min
• Drehmomentbereich 1 nNm - 230 mNm
• Oszillationsfrequenz 0,2 µHz-100 Hz
• Normalkraftbereich ± 50 N

Universalprüfmaschine 5967, Instron

Die Universalprüfmaschine ermöglicht durch eine geregelte Bewegung einer Traverse unter gleichzeitiger Messung der Kraft die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Prüfkörpern. Die Messungen können sowohl unter Zug-, Druck- und Biegebelastung durchgeführt werden. Zusätzlich stehen Prüfaufnahmen für diverse normierte Versuchsvorschriften zur Verfügung, wie z.B. den Dart Drop Versuch. Die Krafteinleitung bzw. die Deformation der Proben können durch die Software gezielt eingestellt werden, so dass neben einer quasistatischen Prüfung auch komplexe Bedingungen wie Relaxation, Kriechen und Hysterese realisiert werden können.

Technische Daten:

• Maximale Last 30 kN
• Prüfgeschwindigkeiten bis 1000 mm/min
• maximaler Verfahrweg 1500 mm
• Prüftemperturbereich bis maximal 350°C
•  Video-Extensometer AVE2

Pendelschlagwerk CEAST 9050, Instron

Das Pendelschlagwerk dient der Messung der dynamischen (schlagartigen) Eigenschaften von Proben, was Aussagen über das Bruchverhalten und das Energieabsorptionsvermögen ermöglicht. Das Gerät ist ausgestattet mit einer Vorrichtung für die normierte Prüfung der Schlag- bzw. Kerbschlagzähigkeit nach Charpy, inklusive der Möglichkeit zur Einbringung von Norm-Kerben. Das Schlagwerk ist ausgestattet mit einem Messsystem mit hoher Datenaufzeichnungsrate und ermöglicht somit die Auswertung von Zeit-/Kraft- bzw. Weg-/Kraftdiagrammen.

Technische Daten:

• Schlaghammer mit 5 J und 25 J
• Prüfvorrichtung für Messungen nach Charpy
• Prüftemperaturbereich von -60°C bis Raumtemperatur
• instrumentiert mit 4 MHz Datenaufzeichnung und motorisiert

Dynamisch-mechanischer Analysator DMA 242 E Artemis, Netzsch

Die DMA ermöglicht die Messung der dynamischen Eigenschaften von Prüfkörpern unter Verwendung diverser Prüfvorrichtungen für Zug-, Druck-, Biege- und Scherbelastung. Zum Einsatz kommt das Gerät unter anderem bei der Charakterisierung der Materialeigenschaften unter Dauerbelastung, der Messung der Temperaturabhängigkeit des mechanischen Antwortverhaltens und der Erfassung von Übergangspunkten wie dem Glasübergang bei polymeren Werkstoffen.

Technische Daten:

• Prüfvorrichtungen für Zug-, Druck-, Biege- und Scherbelastung
• Prüftemperaturbereich von -170°C bis 600°C
• maximale Last 24 N
• Frequenzbereich von 0,01 bis 100 Hz
• Heizrate bis 20 °C/min

Fallprüfstand, Eigenkonstruktion

Der Fallprüfstand ermöglicht die Erfassung von schlagartigen Belastungen auf größere Objekte, die bei einem Impact ähnlich einem Sturz auftreten. Das Ziel ist die Messung des Energieaufnahmevermögens diverser Produktgruppen, wie z.B. von persönlicher Schutzausrüstung im Sport- und Freizeitbereich. Im Einsatz ist das Gerät zusätzlich zur Messung der Energieaufnahme von zellularen Werkstoffen wie Schäumen oder additiv gefertigten Gitterstrukturen.

Technische Daten:

• Fallhöhe bis 2 m
• Fallkörpermasse bis 5 kg
• Fallenergie bis 100 J
• Kraftmessbereich bis 70 kN mit 20 kHz Abtastrate
• Prüfaufnahmen für Normprüfung, unter anderem für Schulterprotektoren und Schienbeinschonern

Dynamische Differenzkalorimetrie DSC Polyma 214, Netzsch

Die DSC ermöglicht die Messung von energetischen Veränderungen von kleinen Proben, die Rückschlüsse über diverse Materialkennwerte liefern. Typische Anwendungen umfassen die Bestimmung von Schmelz-, Kristallisations-, oder Glasübergangstemperaturen, sowie der Schmelz- und Kristallisationsenthalpie. Diese Informationen sind für von Bedeutung bei der Betrachtung von Verarbeitungs- und Einsatztemperaturen, für Aussagen über die Temperaturstabilität (OIT, Oxidations-Induktionszeit) und für Aussagen über kleinsten Veränderungen auf molekular Ebene.

Technische Daten:

• Temperaturbereich von -70°C bis 500°C
• Heizraten bis 100 °C/min
• Messung unter Stickstoff- oder Sauerstoffatmosphäre
• automatischer Probenwechsler

Thermogravimetrische Waage TG Libra 209 F1, Netzsch

Die Thermowaage ermöglicht die kontinuierliche Messung der Masse einer Probe, während diese stetig erwärmt wird. Zersetzungsprozesse im Laufe dieser Erwärmung lassen sich damit anhand der Massereduktion erkennen und erlaube somit Rückschlüsse über die Zusammensetzung der untersuchten Proben. Zum Einsatz kommt die TGA unter anderem bei der qualitativen und quantitativen Detektion von Additiven in Polymercomposites, deren Zersetzungstemperatur deutlich von der Polymermatrix abweicht (Glas-, Carbonfasern, keramische Whisker, …)

Technische Daten:

• Temperaturbereich bis 1100°C
• Heizrate bis 100 °C/min
• maximale Probengröße 2 g
• automatischer Probenwechsler
• TGA Aufösung 0,1 µg

Hochdruck-Kapillarrheometer CEAST SR50, Instron

Das Kapillarrheometer dient zur Messung diverser Materialkennwerte von Polymeren, die Aufschluss über deren thermo-mechanisches Verhalten liefern. Diese Kennwerte sind relevant bei der Charakterisierung des Fließverhaltens und der thermischen Ausdehnung bei hohen Drücken bzw. Scherraten, wie sie z.B. bei der Verarbeitung im Spritzguss auftreten und bei der simulativen Auslegung von Spritzgussprozessen bekannt sein müssen. Das Kapillarrheometer der Hochschule ist mit mehren Modulen für die Erfassung der folgenden Materialkennwerte ausgestattet:

• Messung des Viskositätsverlaufs von Polymerschmelzen bei hohen Scherraten
• Bestimmung des pvT-Verhaltens
• Messung der Wärmeleitfähigkeit
• Bestimmung der Schmelzedehnfestigkeit
• Bestimmung des Düsenquellungsverhältnisses

Technische Daten:

• Temperaturbereich bis 450°C
• Kraftbereich bis 50kN
• Schergeschwindigkeiten bis 4.000.000 1/s
• Ausführung mit zwei Prüfzylindern

Mikroskop Axio Imager.M2m, Zeiss

Das Mikroskop dient zur vergrößerten Darstellung von spezifischen Probenbereichen und ermöglicht somit einen Einblick in den Aufbau von kleinsten Strukturen. Anwendungen findet es unterer anderem in der Betrachtung von metallischen Schliffproben, der Auswertung von Bruchflächen mechanisch belasteter Bauteile oder bei der Untersuchung der Strukturaufbau additiv gefertigten Proben. Das Mikroskop ermöglicht Messungen in Auflicht (Hellfeld / Dunkelfeld) und im Durchlicht, optional unter Verwendung von Polarisationsfiltern. Ferner besteht die Möglichkeit der Kopplung mit einem Probenheiztisch Linkam LTS420 zur Untersuchung des temperaturabhängigen Strukturaufbaus.

Technische Daten:

• Untersuchungen bis 1.000-fache Vergrößerung
• Motorisierter Tisch für Panoramaaufnahmen und Tiefenschärfekorrektur
• Umfangreiche Software zur Vermessung von Strukturen

FT-IR-Mikroskop LUMOS, Bruker

Das FT-IR-Mikroskop ermöglicht die Messung des molekularen Aufbaus organischer Proben durch Betrachtung deren Wechselwirkung mit infrarotem Licht. Dieser spektrale Fingerabdruck kann in einem Bibliotheksabgleich zur Identifizierung des Probenmaterials verwendet werden. Anwendung findet das Gerät unter anderem bei der chemischen Kartierung von Proben mit unbekanntem molekularem Aufbau oder bei der Untersuchung des Mischungsverhältnisses von polymeren Blends (Bandensuche, Mischanalyse). Die Messungen können über mehrere Messmodi stattfinden, die je nach Probenform zu verwenden sind (ATR-Kristall, Transmission, Reflexion). Die Software des Geräts verfügt über umfangreiche Möglichkeiten zur Darstellung der Ergebnisse, wie z.B. als 3D- und 4D-Daten (Konturplots, Falschfarbendarstellung).

Technische Daten:

• Spektraler Messbereich: MIR 4.000 bis 650 1/cm
• Motorisierter Tisch für Rastermessungen
• Flüssigstickstoffgekühler MCT-Detektor
• Messmodus über ATR-Kristall, Reflexion und Transmission