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Aufprallkraft-Tests:

Die richtige Messtechnik für genaue und reproduzierbare Messungen

Die Messung von Aufprallkräften ist unverzichtbar in einer Reihe von Anwendungen, wie z.B. Falltests, Crashtests oder Fahrwerktests. Um die Kraft während eines Aufpralls genau zu messen – wenn ein Objekt heftig mit einem anderen kollidiert – sind geeignete Aufbauten inklusive Sensoren für hochdynamische Messungen nötig. Wir liefern nicht nur spezielle Kraftsensoren und Dynamometer für Aufpralltests, sondern auch Beratung und Service für verlässliche Setups sowie komplette Messketten.

Warum Aufprallkraft-Tests von piezoelektrischen Sensoren profitieren

Auch wenn DMS-Sensoren häufig genutzt werden für Aufprallkrafttests, bieten piezoelektrische Sensoren und Quarztechnologie greifbare praktische Vorteile: PE-Sensoren verfügen über eine sehr hohe Steifigkeit, die für DMS-Technologie unerreichbar ist – deshalb sind viel höhere Frequenzen möglich. Darüber hinaus machen Überlastschutz und verstellbarer Arbeitsbereich (via Spannungsausgang) die Handhabung von PE-Sensoren in komplexen Aufprallkraft-Messungen einfacher. Nicht zuletzt verfügt die piezoelektrische Technologie über Vorteile bei Betriebsfestigkeit und Langzeitstabilität.

ETH Pendelschlagprüfung | ETH Zürich

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Weiter Frequenzbereich

Messungen von quasi-statisch
bis >50 kHz

Betriebsfestigkeit

Sehr hohe Steifigkeit, hohe Linearität und minimale Hysterese

Flexibler Arbeitsbereich

Einstellbar über Ladungsverstärker

Falltest

Um die Aufprallkraft genau zu erfassen, wird häufig ein mit piezoelektrischen Sensoren instrumentierter Fallturm eingesetzt.

Zur Messung der vertikalen Aufprallkraft ist der Fallturm ein häufig genutzter Aufbau: Er besteht aus einer Plattform für den Fallversuch und einem Satz Kraftsensoren am Boden, die meist zwischen einer Grund- und einer Deckplatte eingebaut werden. Solche Falltests erfordern eine hohe Steifigkeit der Sensoranordnung und kurze Ansprechzeiten, um die Aufpralldauer korrekt zu messen. Piezoelektrische Sensoren verfügen über Eigenschaften wie weiter Frequenzbereich, hohe Betriebsfestigkeit und Überlastschutz, die sie für Falltests vorteilhaft machen – besonders bei hohen Aufprallkräften.

Um den richtigen Kraftmessbereich auszuwählen, berechnen Testingenieure die erwarteten Aufprallkräfte entweder mit der Impulsdauer-Methode oder dem Arbeit-Energie-Prinzip. Weitere erwünschte Parameter sind Aufprallenergie, Rebound-Faktor und Verformungsweg.

Crashtest

Kistler Sensoren messen zuverlässig bei Crashtests

Horizontale Aufpralle beweglicher Objekte erfordern spezielle Strukturen, um Aufprallkraft und absorbierte Aufprallenergie zu messen. Autos, Züge und Flugzeuge beispielsweise müssen intensiv getestet werden, um zu ermitteln, wie sich Objekte und Materialien unter Realbedingungen verhalten. Kistler hat mehr als 50 Jahre Erfahrung mit Crashtest-Anwendungen und stellt bestens bewährte Aufbauten – etwa instrumentierte Rundplatten oder Masten – für etablierte Testprotokolle sowie spezielle Anwendungen bereit.

Zum Beispiel besteht die weltweit erste Crashwand für Hochgeschwindigkeitszüge aus sechs Segmenten mit jeweils 36 Sensoren. Die Sensoren mit einem Messbereich bis 1.000.000 N können flexibel kombiniert werden, um alle Lastanforderungen zu erfüllen – die höchste Aufprallkraft entspricht etwa einem Gewicht von 10.000 Tonnen.

Fahrwerktest

Ein Testsetup für Fahrwerktests, um Aufprallkräfte unter Realbedingungen mit einem piezoelektrischen Dynamometer zu messen.

Als Sonderfall eines Falltests erfordern Fahrwerktests einen geeigneten Aufbau, um die Energieabsorptionsfähigkeit beim zulässigen Höchstgewicht eines Flugzeugs für Start und Landung zu ermitteln. Um die maximale Aufprallenergie zu berechnen, wird ein stationärer Fallturm mit einem Aufzugwagen verwendet, um das Flugzeuggewicht zu simulieren. Das Fahrwerk wird unter dem Wagen und über einer zweiten Plattform montiert, die mit Kraftsensoren ausgestattet ist. Diese dreiachsigen Kraftaufnehmer messen sowohl vertikale als auch Zug- und Seitenkräfte, die von der schnellen Beschleunigung der Räder hervorgerufen werden.

Piezoelektrische Dynamometer (Mehrkomponenten-Kraft- und -Drehmomentsensoren) sind ideal für Fahrwerktests dank des flexiblen Arbeitsbereichs, der Robustheit und der Messfähigkeit in mehreren Achsen. Daher können Schockabsorption, verschiedene Fahrwerkseinstellungen sowie Richtungsstabilität mit derselben Ausrüstung gemessen werden.

Materialtest

Verschiedene Materialien werden per Aufprallkrafttest mit piezoelektrischen Sensoren und normkonformer Datenanalyse bewertet.

Aufpralltests mit Materialien haben zum Ziel, deren Widerstandsfähigkeit bei dynamischer Belastung zu messen. Es gibt verschiedene Arten von Materialtests sowie etablierte Standards für unterschiedliche Materialien (z.B. ASTM E23 / ISO 148-1 für Metalle). Um einen solchen Aufpralltest durchzuführen, muss ein präparierter Prüfling so fixiert werden, dass er von einem Gewicht entweder seitlich – z.B. in einem Pendelaufbau – oder von oben getroffen wird.

Materialtests sind hochempfindlich gegen Veränderungen von Einflussgrößen wie Kräften, Prüfkörpern oder der genauen Position. Darüber hinaus kann die Interpretation der Messungen herausfordernd sein. Dank unserer langjährigen Erfahrung und den überlegenen Eigenschaften der PE-Sensortechnologie bieten wir geeignete Produkte und beraten Sie eingehend, um ein möglichst konsistentes Testverfahren inklusive Datenanalyse zu ermöglichen.

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