Was ist Materialprüfung

Erfahren Sie mehr über unterschiedliche Arten von Materialprüfausrüstung und für was Sie diese benutzen können.
Was ist Materialprüfung
Die Materialprüfung ist eine bewährte Technik zur Bestimmung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Rohmaterialien und Komponenten – vom menschlichen Haar bis hin zu Stahl, Verbundwerkstoffen und Keramik. 

Um unseren Kunden ein breites Prüfspektrum bieten zu können, verfügt Lloyd Instruments über eine umfassende Palette von Hochleistungsmaterialprüfmaschinen für präzise und reproduzierbare Kraftmessungen im Bereich 0,1 N - 150 kN. Je nach Prüfmaschine können Dehnungen zwischen 1 µm und 2,5 m (98,4 Zoll) gemessen werden.

Typische Prüfmöglichkeiten umfassen:
• Zugfestigkeit 
• Kompression
• Elastizität/Biegefestigkeit 
• Reibungskoeffizient
• Durchstoßfestigkeit 
• Reißfestigkeit
• Schälfestigkeit 
• Scherfestigkeit
• Delaminierungsfestigkeit 
• Haftfestigkeit
• Adhäsionsfestigkeit 
• Bruchkraft
• Zeitstandversuch 
• Druckfestigkeit bei Hohlkörpern
• Deformationsfestigkeit 
• Duktilität
• Elastizitätsgrenze 
• Dehnung
• Bruchfestigkeit 
• Elastizitätsmodul
• Festigkeit 
• Verwindung 

Anwendungsbereiche von Materialprüfmaschinen
Materialprüfmaschinen sind für den Einsatz in den Bereichen Qualitätskontrolle, Produktion, Forschung und Entwicklung und Lehre geeignet. Die oben aufgeführten, umfangreichen Prüfmöglichkeiten ermöglichen unterschiedliche Anwendungsbereiche in u. a. folgenden Bereichen:

Kunststoffund
Gummi
Verpackung
Automobilbranche 
Medizin
Pharma 
Metall
Papier und Pappe 
Holz
Textilien 
Elektronik
Baumaterialien 
• Produkte und Komponenten 

Verschiedene Arten von Werkstoffprüfgeräten 
Universalmaterialprüfmaschinen können durch einfache Auswahl der entsprechenden Wägezelle, Spannzeuge zum Halten der Probe, optionale Materialprüfsoftware und Zubehör wie Extensometer, Temperaturkammern und Hochtemperaturöfen bequem für eine Vielzahl von Anwendungen konfiguriert werden. Die Produktpalette von Lloyd Instruments ist in Prüfmaschinen mit Lastrahmen mit unterschiedlichen Höchstlasten unterteilt. 13 „Plus“-Maschinen sind für den Bereich 1 kN - 300 kN (225 lbf - 67.443 lbf) konzipiert. Robuste, hochsteife Lastrahmen bilden den Kern aller Materialprüfsysteme, die fortschrittliche Elektronik gewährleistet eine präzise Datenerfassung, die die Anforderungen der Normen BS EN 7500-1 und BS EN 7500-1 übertreffen. Maschinen mit einer Säule werden für Instrumente mit kleineren Kraftbereichen verwendet, Maschinen mit zwei Säulen hingegen für höhere Kraftanforderungen. 

Einsäulige Prüfmaschinen
Einsäulige Prüfmaschinen sind für Anwendungen im Kraftmessbereich von 1 - 5 kN (225 - 1.000 lbf) konzipiert. Diese Tischprüfmaschinen bieten einen großzügigen Arbeitsbereich.

Zweisäulige Prüfmaschinen
Zweisäulige Prüfmaschinen sind als Tischprüfmaschinen (5 - 50 kN (1.124 - 22.481 lbf)) sowie als Standprüfmaschinen (100 - 300 kN (22.481 - 67.443 lbf)) verfügbar. Tischprüfmaschinen eignen sich optimal für regelmäßige Qualitätskontrollen oder komplexe Mehrstufenprüfungen im mittleren Kraftmessbereich. Standprüfmaschinen sind robuste Hochleistungsprüfmaschinen, die einen großen Arbeitsbereich bieten. 

Load-System-Compliance-Kompensation
Dank der fortschrittlichen Rahmenkonstruktion und der Steifigkeitskompensation werden bei vielen Kompressions- und Biegeprüfungen auch ohne Einsatz von Extensometern bei Volllast Messwertfehler von weniger als 5 µm nicht überschritten. In den meisten Fällen ist die Verformung des Instruments im Vergleich zur Probe gering, sodass der Messwertfehler nicht signifikant ist. Steifigkeitskompensation verbessert jedoch die Messgenauigkeit in Anwendungen, in denen die Verformung des Systems einen größeren Bestandteil der Gesamtmessung darstellt.

Proben mit großer Dehnung
Rahmenverlängerungen sind sowohl für ein- als auch zweisäulige Prüfsysteme erhältlich. Mit diesen Rahmenverlängerungen können je nach Modell hochelastische Materialien oder Proben mit einer Länge von bis zu 2,5 m (98,4 Zoll) geprüft werden. 

Kundenspezifische Materialprüfmaschinen
Viele Materialprüfanwendungen erfordern aus verschiedensten Gründen speziell angepasste Instrumente, beispielsweise aufgrund der spezifischen Anwendung selbst oder schlicht aufgrund von räumlichen Einschränkungen am Einsatzort der Maschine. Um dieses Problem zu lösen, kann Lloyd Instruments kundenspezifische Ausführungen der Universalprüfmaschinen fertigen. Beispiele dessen sind Prüfmaschinen mit einem extra großen Abstand zwischen den Säulen sowie kleinere Ausführungen, die in besonders kleinen Laboratorien zum Einsatz kommen.

Vorrichtungen und Zubehör für Materialprüfmaschinen
Lloyd Instruments bietet eine umfassende Palette an Vorrichtungen und Zubehör für dessen Materialprüfmaschinen. Diese sind nachfolgend aufgeführt.

Spannzeuge und Vorrichtungen für Materialprüfmaschinen
Die umfangreiche Palette an Standardspannzeugen, Sonden, Vorrichtungen und Biegevorrichtungen verwandelt Universalmaterialprüfmaschinen in Spezialprüfmaschinen für den größtmöglichen Anwendungsbereich. Spannzeuge und Vorrichtungen von Lloyd Instruments sind in verschiedenen Größen und Ausführungen sowie mit verschiedenen Greifflächen und Kapazitäten erhältlich:

• Selbstspannende Keilspannzeuge für starre Proben
• Pneumatische Spannzeuge für schnelleres Einspannen von Proben
• Schraubspannzeuge für Folien und halbstarre Materialien
• Druckplatten in vielen Größen
• 3- und 4-Punkt-Biegevorrichtungen
• Selbstspannende Spannzeuge zur Entlastung des Bedieners
• Seilspannzeuge für Drähte, Seile, Fäden und Glasfaser 

In vielen Fällen können Spezialanwendungen durch die Konstruktion spezieller Probenhalter realisiert werden, ohne dabei die Prüfmaschine selbst anpassen zu müssen. Beispiele speziell angefertigter Probenhalter umfassen vollständig robotergesteuerte Prüfstände für Kanülen/Spritzen zur Messung der Kanülenschärfe und Spritzenleistung, Probenhalter für die Prüfung der Stärke von Glasfaserkabeln bis hin zu einer speziellen Kompressionsvorrichtung für Spaghetti und Nudeln, mit der die Dicke des gekochten Produkts gemessen wurde, zwecks Bestimmung einiger Parameter, darunter die Komprimierbarkeit der Probe.

Wägezellen für Materialprüfmaschinen
Wägezellen sind in Abhängigkeit der verwendeten Maschine und der durchzuführenden Prüfung mit Kapazitäten von 5 N bis 150 kN erhältlich. Hierbei handelt es sich um hochpräzise, selbstidentifizierende DMS-Vollbrücken-Wägezellen, die den internationalen Standards in Bezug auf Messgenauigkeit von Wägezellen entsprechen. 

Extensometer/Dehnungsaufnehmer für Materialprüfmaschinen
Direkt einsetzbare Dehnungsaufnehmer sind für die präzise Messung von Dehnungen sowie u. a. für die Bestimmung des Elastizitätsmoduls und der Dehngrenze konzipiert.

• Berührende DMS-Ausführungen für starre Materialien wie Metalle
• Automatisch berührende Langweg-Extensometer für Gummi und Elastomere
• Berührungslose Laser-Extensometer für Materialien mit großer Dehnung wie Folien 

Materialprüfung mit hohen und niedrigen Temperaturen
Temperaturkammern und Öfen sind für Prüfungen von -70 °C bis +350 °C erhältlich. Kammern und Öfen können optional durch Software gesteuert werden. Materialprüfung mit hohen und niedrigen Temperaturen kommt in vielen Branchen zum Einsatz.

Kompressionskörbe für Materialprüfmaschinen
Kompressionskörbe werden für die Prüfung besonders großer Proben oder unregelmäßig geformter Baugruppen wie beispielsweise vollständige Autositze eingesetzt. Die Prüfmaschine wird über dem Korb montiert und kann hierdurch auch bei Proben mit einer Breite von über 400 mm das volle Prüfspektrum angewendet werden. Diese robusten Körbe werden aus Aluminium und ganz nach Kundenanforderungen gefertigt. Die Seiten der Körbe können offen bleiben oder mit Drahtgeflecht oder Polycarbonatplatten abgeschirmt werden. Druckplatten können in den Rahmen integriert und zur Gewährleistung der korrekten Ausrichtung auf Führungslager montiert werden.

Prüf- und Steuersoftware für Materialprüfmaschinen
Während alle Instrumente als autarke Einheiten betrieben werden können, besteht eine zunehmende Nachfrage nach einem automatisierten Betrieb mithilfe von Softwaresteuerung per PC. Alle Materialprüfmaschinen von Lloyd Instruments der „Plus“-Reihe können mithilfe der Prüf- und Steuersoftware NEXYGENPlus von Lloyd Instruments per PC gesteuert werden. NEXYGENPlus bietet eine umfassende Bibliothek mit vordefinierten Prüfeinstellungen nach internationalen Standards und kann ebenfalls für die Erstellungen von Routineprüfungen oder erweiterten Mehrstufenprüfungen verwendet werden. Die Software ermöglicht dem Bediener die Steuerung und Überwachung sämtlicher Aspekte des Systems mit nur einer Programmoberfläche. Zusätzlich zu den Datenanalysefunktionen per Knopfdruck, gewährleistet dies eine schnelle, zuverlässige und leistungsstarke Durchführung von Prüfungen. NexygenPlus wird als vollständiges All-inclusive-Softwarepaket geliefert, welches keine zusätzlichen Module erfordert. Das Softwarepaket umfasst:

• Vollständige Bibliothek mit Prüfstandards
• Vollständiges Paket mit Prüfeinstellungen
• System zur Video- und Standbilderfassung
• Sicherheits- und Audit-Trail-Modul
• SPC-Trend- und SPC-Histogramm-Diagramme
• Anpassungsmöglichkeit der Benutzeroberfläche

Datenexporttool für den Anschluss an LIMS- und SPC-Pakete
Für Spezialprüfungen sind Assistenten zur Einrichtung von Zug- und Kompressionsprüfungen, Reiß- und Schälfestigkeitsprüfungen, Zyklusversuchen, Biegeprüfungen, Reibungsprüfungen und benutzerdefinierten Mehrstufenprüfungen verfügbar. Die Software unterstützt ebenfalls Datenerfassungskarten von National Instruments für die Kommunikation mit externen Geräten.

Zusammenfassung Materialprüfmaschinen
Lloyd Instruments bietet eine umfassende Palette an Materialprüfmaschinen für verschiedenste Branchen. Auf diese Weise kann Lloyd Instruments Sie folgendermaßen unterstützen:

• Entwicklung von Weltklasseprodukten durch intensive Produktentwicklungsprüfung
• Kosteneffiziente Herstellung von Produkten höchster Qualität
• Nachweis der überlegenen Leistung von Produkten
• Gewährleistung, dass Produkte in Übereinstimmung mit internationalen oder Industriestandards gefertigt werden
• Nachweis von Lieferantenvorgaben
• Nachvollziehbare Prüfergebnisse