Prüfen mit Verstand

testXpo 2015

Trends in der Materialprüfung

Johannes J. Bührle Head of Industry Management

Trends in Materials Testing January 2015 2

Branchenüberblick

Quelle: AE 2014

Metal

Academia

Plastics

Automotive

Medical

Chemical

Aerospace

Electro

Engineering

Rubber

Textile Building

3+2 Branchen

Die Hauptbranchen für Zwick´s Prüfsysteme.

Trends in Materials Testing January 2015

Globale Megatrends

Megatrends schaffen neue und spezifische Forderungen nach

sicheren Prüfergebnissen und technischen Lösungen in der

Materialprüfung.

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SICHERHEIT CONNECTIVITY

INFRASTRUKTUR

RESSOURCEN

GESUNDHEIT Standards

Qualitätsanforderungen

Zunehmende

Massenproduktion Neue Materialien

nachhaltig

Vernetzte

Prozesse

Neue

Vertriebswege

Rohstoffe

Ernährungsverhalten

Medizintechnik

Sozialhilfe-

systeme

Demografischer

Wandel

Energie

train skilled

workers

sozial

transparent

Engineering

Technologies

Verkehrsdichte

in Städten

Urbanisierung

wirtschaftlich

ökologisch

IT Politik

MOBILITÄT

Sicherheit

effizient

Effizienz von

Motoren

Trends in Materials Testing January 2015

Mensch

Bildung/Ausbildung

Energie

Effizienz

Globaler Megatrend - Ressourcen

Re

sso

urc

en

4

Materialien

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Energieeffizienz

5

Höhere Temperaturen in Turbinen für Kraftwerke und Flug-

zeugen, führen zu einer besseren Effizienz und einer

Reduzierung des CO2 Ausstoßes.

Zwick Roell bietet Hochtemperaturlösungen für Prüfaufgaben in der Statik, Dynamik und Zeitstand.

Dampf- und Gasturbinen:

Höhere Temperaturen, höherer Druck

Strahltriebwerke:

Weniger Kraftstoffverbrauch und

Gewichtsreduzierung

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Energieeffizienz

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Neue Hochtemperaturresistente Materialien, schaffen eine

höhere Energieeffizienz von Motoren und helfen so den CO2

Ausstoß zu reduzieren.

laserXtens Hochtemperaturofen

𝜂 = 1 −𝑇𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚𝑎𝑥

Jeder thermische Antrieb welcher bei höheren Temperaturen (Tmax)

betrieben werden kann, hat eine höhere Effizienz 𝜂.

Neue Materialien für Verbrennungsmotoren in Autos,

Flugzeugantrieben und Kraftwerken (Advanced ultra super critical

(A-USC) power plants)

Zwick Zugversuche bis zu 1.250°C (1.600°C)

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Energieeffizienz

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Neue Hochtemperaturresistente Materialien, schaffen eine

höhere Energieeffizienz von Motoren und helfen so den CO2

Ausstoß zu reduzieren.

𝜂 = 1 −𝑇𝑚𝑖𝑛

𝑇𝑚𝑎𝑥

Isothermischer LCF Tests TMF Tests Zeitstand Test

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Energieeffizienz

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Zwick Roell bietet unterschiedliche Öfen, Längenänderungs-

aufnehmer und Lastprinzipien für die Hochtemperaturprüfung.

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Human Bildung/Ausbildung

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Erstklassige Prüfergebnisse setzen ein erstklassiges Wissen

voraus.

Standard / Individual Training

Schulungsveranstaltungen

Zwick Academy® mobil (Regionale Kundentrainings)

(bei ZUE oder Vorort)

(Lernwochen und IST/IZT)

Trainings sind immer ein wichtiger Teil unserer weltweiten Veranstaltungen: ZRS, ZRF, IFMT, AFMT

Unser Fokus liegt auf Grundlagen in der Materialprüfung, spezifischem Anwendungswissen,

Branchenanforderungen, sowie die Bedienung von Zwick Prüfsystemen und deren Software.

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Ressourcen: Materialien

Neue Materialien welche die Welt verändern könnten

(Guardian 15/4/2014)

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• Graphen Graphene Flagship

EU’s biggest research initiative ever

• Silk

• Shrilk (Shrimp / Silk)

• Stanene, (lat. stannum (tin) and graphen), new material for integrated circuits

• Metamaterials, artificial structures with new optical properties

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Ressourcen: Materialien

Neue Hybridmaterialien wie Polymere + Metall verringern das

Gewicht und verbessern die Biegeeigenschaften.

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Zwick bietet hier Prüfmaschinen und Systeme für die Material- und

Bauteilprüfung: Zug- und Biegeprüfung, statisch und dynamisch

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Materialien

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Neue Leichtbau Composites erfordern Zug-, Druck- sowie

unterschiedliche Scherversuche in F&E sowie in der

Qualitätssicherung.

Zwick bietet hier ein komplettes und modulares System um neue Composite

Materialien in einer großen Temperatur- und Klimabereich zu charakterisieren

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Materialien

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Für Atomrektoren, Druckbehälter, Rohre und Pipelines, sind

hochfeste und hochbelastbare Stähle erforderlich.

Zwick bietet:

Hochpäzise elektromechanische Prüfmaschinen bis 2500 kN

Pendelschlagwerke bis 750 J nominale Energie

Fallwerke bis zu 120.000 J Energie

Trends in Materials Testing January 2015 14

Speziell für die Pipeline

Industrie hat Zwick ein

Pendelschlagwerk für bis

zu 50.000 J entwickelt und

gebaut.

Hammermasse von ca. 2 Tonnen

Hammerlänge von 2.1 Metern

Automatische Probenpositionierung

Ressourcen: Materialien

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Materialien

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Materialcharakteristiken müssen präzise und vergleichbar

ermittelt werden. Automatisierte Systeme bieten hierfür die

besten Ergebnisse. Zwick Roell ist der Marktführer in der Automatisierung von Prüfsystemen für die statische Zugprüfung.

‚roboTest R‘ carries specimen

Weltweit über 500 installierte

Robotic Systeme

Über 25 Jahre Erfahrung

Trends in Materials Testing January 2015

Ressourcen: Materialien

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Zwick Roell automatisiert Pendelschlagwerke; inklusive

Probenhandling im Kühlbad.

‚roboTest R‘ grips specimen out of the bath

Trends in Materials Testing January 2015 2011 17

Ressourcen: Materialien

Die ISO 6892-1:2009 Norm beschreibt die Dehngeschwindig-

keitsregelung im Standard Zugversuch von Metallen. Diese

Methode verbessert die Vergleichbarkeit von Streck- und

Dehngrenze.

Zwick Prüfsysteme erfüllen komplett die Norm ISO 6892-1 Methode A(1) –

Dehngeschwindigkeitsregelung als “closed loop”

Testing set-up: Allround Z250, hydraulic grips 250 kN, makroXtens HP, ISO type 2 specimen with 20 mm² (l) and 50 mm² (r)

Trends in Materials Testing January 2015

Globaler Megatrend - Gesundheit

Ge

su

nd

he

it

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Die Menschheit wird zunehmend

Älter & Wohlhabender

Konsequenz aus

Ernährungsverhalten

Strengere Vorgaben für sichere

Medizinprodukte

Trends in Materials Testing January 2015

Gesundheit: Älter & Wohlhabender

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Eine alternde und wachsende Bevölkerung in Verbindung mit

zunehmendem Wohlstand, erhöht die Nachfrage nach

Medizinischen Produkten. Zwick bietet Mehr-Platz Prüfmaschinen sowie

automatisierte Prüfsysteme um den Durchsatz in

Prüflaboren zu erhöhen.

testXpert®II kann mit komplexen IT Infrastrukturen

vernetzt werden, um den Austausch von Daten zwischen

Produktion und Qualitätssicherung zu erleichtern.

Trends in Materials Testing January 2015

Gesundheit: Ernährungsverhalten

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Eine Folge der Ernährung mit Fast Food, ist eine starke und

weltweite Zunahme von Diabetes – und somit einer höheren

Nachfrage nach mehr Medizin sowie sichereren Instrumenten.

Devices for Self

Medication

Auto-Injector Testing

Insulin Pen Testing Auto-Injectors

Insulin Pen

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Gesundheit: Sichere Medizinprodukte

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Die zunehmenden Regulierungsanforderungen setzen eine

validierte Prüfung von Komponenten und Instrumenten mit

sicheren und nachvollziehbaren Daten voraus.

testXpert® II ist auch für den Einsatz in der Medizin-

und Pharmaindustrie vorgesehen.

Die Option „Erweiterte Nachvollziehbarkeit“ erfüllt

die Anforderungen gemäß FDA 21 CFR Part 11

und EU GMP Annex 11.

Prüfdaten sind vor Manipulation gesichert.

Zwick DQ/IQ/OQ Dienstleistungen um die

Validierung zu unterstützten.

Trends in Materials Testing January 2015

Aktive und Passive

Sicherheit

Kraftstoffverbrauch & Motoren

Effizienz

Globaler Megatrend - Mobilität

Mo

bil

itä

t

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Advanced Engineering

Technologien

Trends in Materials Testing January 2015 23

Mobilität: Effizienz

Composites werden als Leichtbaumaterialien in Fahrzeugen

eingesetzt. Zwick bietet Prüfmaschinen und Zubehör für alle

relevanten Prüfmethoden.

Bi-axial

?

Trends in Materials Testing January 2015

Mobilität: Effizienz

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Die Produktion von Compositebauteilen in großen Stückzahlen

erfordert neue Fertigungsmethoden als auch effizienteres

Prüfen.

Example: Hydraulic Composites

Compression Fixture (HCCF)

Shear and combined loading test methods

Parallel hydraulic clamping

Perfect alignment throughout the test

Good supervision of alignment

Good accessibility from front side

Optional use of clip-on extensometers

Easy cleaning

High specimen throughput compared to

classic shear and combined loading fixtures.

HCCF performs shear loading and combined

loading compression tests with significantly

improved handling.

A cooperation with

Trends in Materials Testing January 2015

Mobilität: Effizienz

Neue Leichtbaumaterialien erfordern ein intensives Prüfen, bevor

diese konventionelle Bauteile oder Materialien ersetzen können.

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40% weight reduction

by use of fiber

composites

Suspensio

n s

pring

Driver

contr

ols

Trends in Materials Testing January 2015

Mobilität: Sicherheit

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Sicherheitsrelevante Bauteile an Fahrzeugen bestehe

zunehmend aus komplexen Baugruppen mit neuen Materialien,

was eine fortschrittliche Charakterisierung der Materialien

erfordert.

Trends in Materials Testing January 2015

Mobilität: Advanced Technologies

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Neue Generationen an hochfesten Stählen erreichen Zugfestigkeiten

von 2000 MPa bei relativ hohen Dehnwerten (~10%). Dies setzt

höchste Ansprüche an die Prüftechnologie.

Hot forming Small samples

Optical extensometry Smart gripping Zwick solution

Trends in Materials Testing January 2015

Optische Extensometer bieten mehr Prüfdaten und erfordern

weniger Proben.

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Korrektur der Ausgangsmesslänge nach dem Prüfen

Auswertung lokaler Dehnungswerte an unterschiedlichen Stellen der Zugprobe.

26% strain After Test Re-Run: 50% strain

Mobilität: Advanced Technologies

Trends in Materials Testing January 2015

Mobilität: Advanced Technologies

Fortschrittliche Simulationstechnologie sind die Schlüssel-

faktoren um die Vorlaufzeiten bei der Produkteinführung zu

reduzieren.

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Neue Simulationsmodelle mit zunehmender Anzahl von Parametern, erfordert

mehr und noch präzisere Materialparameter.

Simulation vs. Real testing data

Trends in Materials Testing January 2015

Mobilität: Advanced Technologies

Skalier Effekte und komplexere Produktionsprozesse haben

teilweise kleinere Materialproben zur Folge.

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Zwick PrecisionLine

with micro-grips and

laserXtens compact

for micro samples

Trends in Materials Testing January 2015

Zusammenfasstung

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Customer demands:

Smallest specimens

High Temperature

Composites

Customized solutions

Zwick bietet immer Prüftechnologie gemäß den aktuellen

Marktanforderungen und neuen Trends am Markt.

Reliable testing worldwide

Automation

Uniform „secure“ software

EMU calculation

Safety for operators

Prüfen mit Verstand

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!