Von der industriellen Revolution zu Innovation von Verbundwerkstoffen

Seit der industriellen Revolution wurden Innovationen in verschiedenen Industrien, wie beispielsweise der Automobil-, Luftfahrt- und Bauindustrie, der Entwicklung von Werkstoffen wie Aluminium, Stahl und Eisen zugeschrieben. Heutzutage sind wachsende Bevölkerungszahlen und Industrien der Grund für die weitere Erhöhung des Bedarfs an hochleistungsfähigen, umweltsicheren und leichten Materialien. Verbundwerkstoffe erfüllen diese Anforderungen und ermöglichen die Entwicklung neuer Produkt-Designs.

Verbundwerkstoffe bestehen aus zwei oder mehr unterschiedlichen Phasen, die durch ihre individuellen physikalischen und chemischen Eigenschaften miteinander verbunden sind. Das führt zu ihren Matrizen-Klassifikationen. Verbundwerkstoffe verfügen über Eigenschaften wie geringe Masse, hohes Festigkeit-Masse-Verhältnis und Resistenz gegenüber Chemikalien, Korrosion und Hitze, um nur einige zu nennen, die mit einem einzigen Werkstoff nicht erzielt werden können. Unzählige Materialkombinationen ermöglichen eine größere Kontrolle über die finalen Leistungseigenschaften. Dieser Freiraum für ein perfektes Werkstoffdesign öffnet Möglichkeiten für verschiedene Applikationen in zahlreichen Industriebranchen.

 

 

Umdenken im Bereich Werkstoffdesign mit Verbundwerkstoffen

Mit zunehmendem Bedarf der Endnutzer für umweltsichere und hochleistungsfähige Werkstoffe überdenken alle Mitglieder der Verbundwerkstoff-Wertschöpfungskette – Hersteller von Rohmaterialien, Halbfertig-/Fertigmaterialien, Komponenten, Strukturierer und OEM/MRO – gegenwärtig wie Innovationen bei der Herstellung neuer Werkstoffe mittels Verbundwerkstoffen erreicht werden können. Dieser Anstieg ist die Folge globaler Veränderungen, wie:

  • Wachsender Bedarf an festen, leichten Werkstoffen für Anwendungen in der Automobil-, Luftfahrt- und Windenergiebranche
  • Erhöhter Bedarf an persönlichen elektronischen Geräten, wie Laptops und Mobiltelefonen
  • Weiterentwicklungen bei den 3D-Druck-Technologien für die Bereitstellung von faserverstärkten Verbundwerkzeugen, Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen (CMC) und faserverstärkten gewebten Verbundwerkstoffen.

Diese Veränderung geht mit einer Reihe neuer Herausforderungen einher, da Verbundwerkstoffe für ihre Endanwendung hochspezifiziert sein müssen; dies erfordert vermehrtes Testen bei jedem Schritt der Wertschöpfungskette. Sicherheit und Leistungsfähigkeit dürfen nicht gefährdet werden; daher der Bedarf für qualitativ hochwertige Testung.

Die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments ermöglichen den Forschungswissenschaftlern und Ingenieuren, Testwerkstoffe effizient zu charakterisieren und zu testen, ohne die Sicherheit und Leistungsfähigkeit der Produkte in der gesamten Verbundwerkstoff-Wertschöpfungskette zu gefährden. Mit Hilfe fortschrittlicher Techniken können Sie bei Innovationen im Bereich der Leistungsfähigkeit die physikalischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften Ihrer Verbundwerkstoffmatrix, wie Viskosität, Aushärtezeit, Kriechen, Dauerfestigkeit/Ermüdung, Druck, Zugfestigkeit oder Biegefestigkeit und viele andere Eigenschaften untersuchen, ohne die Sicherheit aus dem Auge zu verlieren.

Verbundwerkstoff-Wertschöpfungskette

Erfahren Sie mehr über die eingesetzten analytischen Lösungskonzepte in jedem Stadium des Prozesses der Verbundwerkstoffentwicklung.

Da jedes Rohmaterial mit unterschiedlichen Eigenschaften einhergeht und nach den Bedürfnissen des Endverbrauchers verarbeitet wird, müssen die Hersteller ihre Materialien genau charakterisieren und verstehen, wie deren Eigenschaften die Leistungsfähigkeit des Endprodukts beeinflussen. Um die Bedürfnisse der Kunden von Halbfertig-/Fertigmaterialien und schlussendlich der Originalausrüstungshersteller (OEM) zu befriedigen, müssen die Hersteller von Rohmaterialien die individuellen Eigenschaften ihrer Ausgangsmaterialien quantifizieren und ihrer Endgemische charakterisieren. Die häufigsten Rohmaterialien von Verbundwerkstoffen sind Harze (Thermoplasten und Duroplasten) und Fasern.

Erkunden Sie die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments, die Ihrer Forschung, Produktentwicklung und grundlegenden QA/QC-Testungen helfen können.

Dynamische Differenzkalorimetrie

  • Gelierzeit
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

 


Thermomechanische Analyse

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Rheometrie

  • Gelierzeit
  • Viskosität

Dynamische mechanische Analyse

  • Kriechen
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Dilatometrie

  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

Lastrahmensysteme

  • Zug-
  • Druck
  • Stoßbeanspruchung (CAI)
  • Biegung
  • Torsion
  • Scherung
  • Stoß
  • Ermüdung

 

Im Rahmen des Designs von Halbfertig-/Fertigmaterialien entsprechend den Spezifikationsanforderungen sowohl der Komponenten- als auch OEM-Hersteller müssen Tests zur Verifizierung der Materialeigenschaften durchgeführt werden. Ein Verständnis darüber, wie die Materialverarbeitung die Eigenschaften und Leistungsfähigkeit beeinflusst, ist für die Entwicklung hervorragender Produkte entscheidend.

Egal, ob Sie Halbfertigprodukte, wie Prepregs, oder Fertigprodukte über sonstige Herstellungsprozesse (z. B. Formpressen) herstellen – die Umsetzung der richtigen analytischen Lösungskonzepte zum Verständnis darüber, wie die Eigenschaften Ihrer Materialien die Leistungsfähigkeit beeinflussen, ist entscheidend für die Herstellung hervorragender Produkte, welche die Ansprüche Ihres Endnutzer erfüllen.

Erkunden Sie die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments, damit Sie die Materialeigenschaften, die für eine Verarbeitung zu Hochleistungsmaterialien entscheidend sind, verfeinern können.

Dynamische Differenzkalorimetrie

  • Aushärtezeit
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

 


Thermomechanische Analyse

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Dynamische mechanische Analyse

  • Kriechen
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Dilatometrie

  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

Lastrahmensysteme

  • Zug-
  • Druck
  • Stoßbeanspruchung (CAI)
  • Biegung
  • Torsion
  • Scherung
  • Stoß
  • Ermüdung

 

Rheometrie

  • Viskosität
  • Aushärtezeit
  • DMA von Zugfestigkeit und Torsionsfestigkeit

Die Materialien, die durch Herstellungsverfahren für Halbfertig-/Fertigprodukte produziert werden, sind für die Entwicklung und Herstellung von Komponenten für Bauunternehmen mit Hinblick auf die Endanwendung vorgesehen. Da die Endanwendung in diesem Stadium konkret definiert ist, ist die Prototypenentwicklung, Herstellung und Testung zur Erfüllung der Spezifikationen entscheidend. Jedes Produktversagen kann die Sicherheit beeinträchtigen, insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie.

Die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments können bei der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften helfen, die für die Leistungsfähigkeit des Produkts und für die Prävention des Versagens der Endanwendung des Produkts entscheidend sind.

DMA für hohe Kräfte

  • Stoß
  • Ermüdung

Dilatometrie

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

Lastrahmensysteme

  • Zug-
  • Druck
  • Stoßbeanspruchung (CAI)
  • Biegung
  • Torsion
  • Scherung
  • Stoß
  • Ermüdung

 

Thermomechanische Analyse

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)
Rohmaterialien

Da jedes Rohmaterial mit unterschiedlichen Eigenschaften einhergeht und nach den Bedürfnissen des Endverbrauchers verarbeitet wird, müssen die Hersteller ihre Materialien genau charakterisieren und verstehen, wie deren Eigenschaften die Leistungsfähigkeit des Endprodukts beeinflussen. Um die Bedürfnisse der Kunden von Halbfertig-/Fertigmaterialien und schlussendlich der Originalausrüstungshersteller (OEM) zu befriedigen, müssen die Hersteller von Rohmaterialien die individuellen Eigenschaften ihrer Ausgangsmaterialien quantifizieren und ihrer Endgemische charakterisieren. Die häufigsten Rohmaterialien von Verbundwerkstoffen sind Harze (Thermoplasten und Duroplasten) und Fasern.

Erkunden Sie die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments, die Ihrer Forschung, Produktentwicklung und grundlegenden QA/QC-Testungen helfen können.

Dynamische Differenzkalorimetrie

  • Gelierzeit
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

 


Thermomechanische Analyse

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Rheometrie

  • Gelierzeit
  • Viskosität

Dynamische mechanische Analyse

  • Kriechen
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Dilatometrie

  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

Lastrahmensysteme

  • Zug-
  • Druck
  • Stoßbeanspruchung (CAI)
  • Biegung
  • Torsion
  • Scherung
  • Stoß
  • Ermüdung

 

Halbfertig-/Fertigmaterialien

Im Rahmen des Designs von Halbfertig-/Fertigmaterialien entsprechend den Spezifikationsanforderungen sowohl der Komponenten- als auch OEM-Hersteller müssen Tests zur Verifizierung der Materialeigenschaften durchgeführt werden. Ein Verständnis darüber, wie die Materialverarbeitung die Eigenschaften und Leistungsfähigkeit beeinflusst, ist für die Entwicklung hervorragender Produkte entscheidend.

Egal, ob Sie Halbfertigprodukte, wie Prepregs, oder Fertigprodukte über sonstige Herstellungsprozesse (z. B. Formpressen) herstellen – die Umsetzung der richtigen analytischen Lösungskonzepte zum Verständnis darüber, wie die Eigenschaften Ihrer Materialien die Leistungsfähigkeit beeinflussen, ist entscheidend für die Herstellung hervorragender Produkte, welche die Ansprüche Ihres Endnutzer erfüllen.

Erkunden Sie die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments, damit Sie die Materialeigenschaften, die für eine Verarbeitung zu Hochleistungsmaterialien entscheidend sind, verfeinern können.

Dynamische Differenzkalorimetrie

  • Aushärtezeit
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

 


Thermomechanische Analyse

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Dynamische mechanische Analyse

  • Kriechen
  • Glasübergangstemperatur (Tg)

Dilatometrie

  • Glasübergangstemperatur (Tg)
  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

Lastrahmensysteme

  • Zug-
  • Druck
  • Stoßbeanspruchung (CAI)
  • Biegung
  • Torsion
  • Scherung
  • Stoß
  • Ermüdung

 

Rheometrie

  • Viskosität
  • Aushärtezeit
  • DMA von Zugfestigkeit und Torsionsfestigkeit
Komponenten

Die Materialien, die durch Herstellungsverfahren für Halbfertig-/Fertigprodukte produziert werden, sind für die Entwicklung und Herstellung von Komponenten für Bauunternehmen mit Hinblick auf die Endanwendung vorgesehen. Da die Endanwendung in diesem Stadium konkret definiert ist, ist die Prototypenentwicklung, Herstellung und Testung zur Erfüllung der Spezifikationen entscheidend. Jedes Produktversagen kann die Sicherheit beeinträchtigen, insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie.

Die Lösungskonzepte von Waters/TA Instruments können bei der Untersuchung der mechanischen Eigenschaften helfen, die für die Leistungsfähigkeit des Produkts und für die Prävention des Versagens der Endanwendung des Produkts entscheidend sind.

DMA für hohe Kräfte

  • Stoß
  • Ermüdung

Dilatometrie

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

Lastrahmensysteme

  • Zug-
  • Druck
  • Stoßbeanspruchung (CAI)
  • Biegung
  • Torsion
  • Scherung
  • Stoß
  • Ermüdung

 

Thermomechanische Analyse

  • Thermaler Expansionskoeffizient (CTE)

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