Mechanische Verfahren

Mechanische Verfahren

Nanoindentation

Bei der Nanoindentation handelt es sich um ein instrumentiertes Härteprüfverfahren nach EN ISO 14577-1 mit der Möglichkeit zur mikroskopischen Beobachtung.

Bei der klassischen Nanoindentation werden der Elastizitätsmodul und die Härte in physikalischen Messgrößen ermittelt. Durch niedrige Belastungskräfte im Bereich von 100 nN bis 8 mN erreicht der Diamant-Indenter nur geringe Eindringtiefen, die eine Untersuchung von z. B. Mikrometer dünnen Lackschichten erlauben. Ebenfalls kann die Kratzfestigkeit eines Lackes durch Scratch-Tests oder der Materialverschleiß mit Hilfe von Waer-Tests überprüft werden.

Die Kombination von Nanoindentation und Rasterkraftmikroskopie (AFM) eröffnet neue Wege in der Materialentwicklung und -prüfung sowie der Fehlstellenanalyse. So lassen sich Verformungsvorgänge lokal sichtbar machen und mechanische Eigenschaften oberflächennah messen. Neben diesen quasi statischen Indentmessungen sind auch frequenzabhängige dynamische Messungen möglich.

Zugversuch

Der Zugversuch ist ein quasistatisches Standardverfahren der Werkstoffprüfung und erlaubt die Bestimmung der Zugfestigkeit, der Bruchfestigkeit, der Bruchdehnung sowie des Elastizitätsmoduls bei Raumtemperatur. An Probentypen, wie Polymerfolien ist zusätzlich die Prüfung der Weiterreißfestigkeit mittels Hosenreiß-Verfahren nach ISO 6383-1 durchführbar.

Biegeversuch

Durch in-situ Biegeversuche können Rissentwicklungen, Deformations- und Delaminationsvorgänge optisch oder rasterkraftmikroskopisch beobachtet werden. Aus den aufgezeichneten Biegekraft- und Durchbiegungswerten lassen sich verschiedene Materialkennwerte innerhalb eines Gefüges in Abhängigkeit von Kraft, Weg und Zeit untersuchen.

Quantitative Rasterkraftmikroskopie

Die konventionelle Rasterkraftmikroskopie ermöglicht die Abbildung von Topographien und Materialkontrasten bis in den Bereich molekularer Strukturen. Durch die moderne quantitative Technik lassen sich neben der Lokalisierung einzelner Komponenten in Kunststoffgemischen auch hochaufgelöste absolute mechanische Kenngrößen, wie der Elastizitätsmodul und der Loss Tangens, ermittelt werden. Die Verknüpfung der hochaufgelösten Morphologien mit deren Materialeigenschaften vertieft das Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehung innerhalb eines komplexen Probensystems. Indem mit hoher Statistik verschiedene Bereiche der Probenoberfläche betrachtet werden, entsteht in kurzer Zeit ein dreidimensionales Verständnis für das Materialverhalten und die Vermischungsqualität des Produktes. Damit bietet die Messtechnik sowohl für Produkte auf Polymerbasis als auch für die Weiterentwicklung von Automobilreifen ein großes Potenzial.