Sehnenwiderstand

Der Sehnenmodul ist ein Schlüsselparameter in der Materialprüfung, der Ingenieuren und Qualitätskontrollteams ein genaues Maß für die Steifigkeit eines Materials unter bestimmten Belastungsbedingungen liefert. Er wird als die Steigung einer Spannungs-Dehnungs-Kurve zwischen zwei bestimmten Punkten und nicht vom Beginn der Verformung an berechnet. Dieser Ansatz ist besonders wertvoll für Materialien, bei denen der Anfangsteil der Kurve nicht linear ist oder bei denen ein definierter Steifigkeitswert innerhalb eines bestimmten Dehnungsbereichs erforderlich ist.

Neben Messungen wie Biegefestigkeit, Elastizitätsmodul und Zugfestigkeit ist der Sehnenmodul ein wichtiger Leistungsindikator. Er dient als Grundlage für Konstruktionsentscheidungen, zur Validierung von Produktspezifikationen und zur Qualitätssicherung, indem er angibt, wie ein Material Verformungen unter Belastung widersteht und seine Formstabilität über die Zeit beibehält.

Definition und Bedeutung

Der Sehnenmodul wird durch Ziehen einer geraden Linie, der so genannten Sehne, zwischen zwei Punkten der Spannungs-Dehnungs-Kurve bestimmt. Diese Punkte werden so gewählt, dass ein nichtlineares Verhalten zu Beginn der Belastung und der Beginn des Nachgebens im weiteren Verlauf der Kurve vermieden werden. Die sich ergebende Steigung gibt die durchschnittliche Steifigkeit in diesem Dehnungsbereich an.

Diese Methode ist besonders nützlich für Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Elastomere, die oft keinen perfekt linearen elastischen Bereich aufweisen. Durch die Fokussierung auf einen kontrollierten Bereich können Ingenieure Materialien unter gleichbleibenden Prüfbedingungen miteinander vergleichen.

Genaue Messungen des Sehnenmoduls sind unerlässlich für:

• Konstruktionsvalidierung - Bestätigung, dass die Materialien unter Betriebslasten funktionieren.
• Materialauswahl - ermöglicht direkte Vergleiche zwischen verschiedenen Materialien.
• Qualitätskontrolle - Sicherstellung der Chargenkonsistenz bei der Herstellung.

Branchenübergreifende Anwendungen

• Automobilbau - Bewertung der Steifigkeit von Verbundwerkstoffplatten und Polymerkomponenten, um das Aufprallverhalten zu gewährleisten, Vibrationen zu reduzieren und die Maßhaltigkeit zu erhalten.
• Luft- und Raumfahrt - Messung des Moduls in Kohlefaserlaminaten, bei denen ein hohes Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht entscheidend ist.
• Verpackung - Prüfung der Steifigkeit von Folien und Platten, um sicherzustellen, dass die Verpackung beim Stapeln und Transport ihre Form behält.
• Elektronik - Überprüfung, ob Gehäuse, Steckverbinder und andere Teile unter Betriebslasten verformungsbeständig sind.

In all diesen Bereichen unterstützen Sehnenmoduldaten die Einhaltung von Spezifikationen, die Gewährleistung der Haltbarkeit und die Produktoptimierung.

Wichtige Normen

• ISO 178 - Bestimmung der Biegeeigenschaften von starren Kunststoffen mit der Drei-Punkt-Biegemethode.
• ASTM D790 - weit verbreitet für die Prüfung des Biegemoduls von verstärkten und unverstärkten Kunststoffen und elektrischen Isoliermaterialien.
• ISO 4624 - Abzugsprüfung für Beschichtungen und geklebte Materialien, relevant für die Berechnung des Moduls von Klebeschichten oder Beschichtungen.

Diese Normen spezifizieren die Prüfgeometrie, die Belastungsraten, die Umgebungsbedingungen und die Berechnungsmethoden, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse genau und zwischen den Labors vergleichbar sind.

Prüfarten

• Dreipunktbiegung - wird häufig für Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Platten verwendet und bietet eine einfache Möglichkeit zur Bewertung der Biegesteifigkeit.
• Zugprüfung - ideal für Metalle, Polymere und Folien, bei denen eine direkte Zugbelastung einen eindeutigen Modulwert ergibt.
• Scherprüfung - für Klebeverbindungen und geschichtete Verbundwerkstoffe, bei denen die interlaminare Steifigkeit entscheidend ist.

Die Wahl der richtigen Methode hängt von der Materialform, der beabsichtigten Anwendung und den Anforderungen der geltenden Norm ab.

Kohlefaserverbundplatten - in der Luft- und Raumfahrt wurde durch Dreipunkt-Biegetests die optimale Faseranordnung ermittelt, um die Steifigkeit zu maximieren und gleichzeitig das Gewicht zu minimieren. Dies verbesserte die Treibstoffeffizienz, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.

Polymer-Verpackungsfolien - Zugmodultests bei verschiedenen Feuchtigkeitsgraden stellten sicher, dass Verpackungsfolien während des Transports und der Lagerung ihre Steifigkeit beibehielten, um Produktschäden zu vermeiden.

Zu den jüngsten Innovationen gehören:

• Hochauflösende digitale Dehnungsmessstreifen, die in der Lage sind, Verschiebungsänderungen im Submikrometerbereich zu erkennen.
• Kundenspezifische Spannvorrichtungen für unregelmäßige Probenformen oder zur Simulation von Belastungsbedingungen in der Endanwendung.
• Echtzeitanalyse durch die VectorPro-Software, die automatische Modulberechnungen nach ISO- und ASTM-Normen mit vollständiger Rückverfolgbarkeit ermöglicht.

Diese Entwicklungen verbessern die Wiederholbarkeit, verringern den Einfluss des Bedieners und beschleunigen die Datenauswertung.

Präzisions-Equipment

Mecmesins MultiTest-dV- und OmniTest-Reihen bieten eine feine Kontrolle der Testgeschwindigkeit, der Last und der Verschiebung. In Verbindung mit der VectorPro-Software liefern sie akkurate Sehnenmodulwerte in Übereinstimmung mit den ISO- und ASTM-Anforderungen.

Branchenübergreifend bewährt

Mecmesin-Systeme werden täglich in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Verpackungs- und Elektronikbranche eingesetzt. Man verlässt sich auf ihre Genauigkeit, Wiederholbarkeit und robuste Konstruktion.

Flexible und anpassungsfähige Lösungen

Von Standard-Dreipunkt-Biegevorrichtungen bis hin zu komplett maßgeschneiderten Spannzeugen für komplexe Geometrien können Mecmesins modulare Systeme an wechselnde Materialien, aktualisierte Standards oder neue Testanforderungen angepasst werden.

Laufende Unterstützung

Mit akkreditierter Kalibrierung, Bedienerschulung und technischer Unterstützung stellt Mecmesin sicher, dass die Testsysteme während ihrer gesamten Lebensdauer akkurat, konform und produktiv bleiben.

Die Prüfung des Sehnenmoduls ist ein zentrales Verfahren zur Bewertung der Steifigkeit einer Vielzahl von Materialien, von hochentwickelten Verbundwerkstoffen bis hin zu alltäglichen Verpackungsfolien. Ganz gleich, ob Sie ein neues Design validieren, Materialien vergleichen oder die Produktionsqualität aufrechterhalten wollen, eine genaue Prüfung ist unerlässlich.

Für fachkundigen Rat zur Auswahl der richtigen Sehnenmodul-Testmethode, Standards und Ausrüstung, kontaktieren Sie einen Mecmesin-Spezialisten, um sicherzustellen, dass Ihre Ergebnisse zuverlässig, konform und zweckmäßig sind.