Slimme testoplossing voor materialen in de ruimtevaart
Enduteq in Westervoort heeft een compacte en innovatieve Trektest Tooling ontwikkeld, waarmee ESA Estec materialen kan testen die worden toegepast in ruimtevaartconstructies.
De Trektest Tooling heeft een maximale biaxiale trekkracht 100kN in alle richtingen, maximale slag 100mm.
Ruimtevaartconstructies zoals zonnepanelen en raketmotorbehuizingen zijn opgebouwd uit koolstofvezel versterkte composieten (CFRP). Om zeker te stellen dat deze in de ruimte goed blijven functioneren, worden hierop materiaaltesten uitgevoerd. Omdat vezelversterking in CFRP-composieten lastig in alle richtingen te realiseren is, moeten bi-axiale trektesten worden uitgevoerd.
Bi-axiale trektesten
Het European Space Research and Technology Centre (Estec) in Noordwijk is de grootste locatie en het technisch hart van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Hier is voor de wetenschappers een servo-hydraulische trekbank type 8802 van Instron beschikbaar voor het uitvoeren van de materiaaltesten. De trekbank kan uni-axiale trektesten uitvoeren. ESA Estec was op zoek naar een trektest tooling waarmee bi-axiale trektesten tot 250kN uitgevoerd kunnen worden.
Enduteq heeft deze uitdaging opgepakt. Het heeft een compacte en innovatieve Trektest Tooling ontwikkeld voor het uitvoeren van bi-axiale testen, met de volgende uitgangspunten: Maximale biaxiale trekkracht 100kN in alle richtingen, maximale slag 100mm; Eenvoudig verschillende materiaaldiktes testen, van 0 tot 20mm; Geen buigende belasting door bi-axiale trekbeweging toegestaan op specimen; Klemsysteem dient aandrukkracht te verdelen over gehele klem-oppervlak; Tooling dient eenvoudig in bestaande Instron trekbank geplaatst te kunnen worden, zonder gebruik te maken van een externe kraan of iets dergelijks.
Technische uitdagingen
Het composiet materiaal is sterk en stijf; waardoor het kwetsbaar is bij puntbelastingen. Vandaar dat het specimen niet met buigende krachten belast mag worden; tevens dient het klemsysteem te zorgen voor een gelijkmatige inklemming. Op basis van een reeds eerder ontwikkelde Bi-axial trektest concept, heeft Enduteq in nauwe samenwerking met de wetenschappers van ESA Estec een tool op maat ontwikkeld.
Bi-axial Tensile Tooling
De tooling is opgebouwd uit vier productklemmen, elk op een eigen slede geplaatst. De klemmen worden middels scharnierende levers aan elkaar verbonden aan een centraal drukpunt. Als de trekbank een last aanbrengt op het centrale drukpunt, worden alle productklemmen gelijktijdig met dezelfde kracht uit elkaar gedrukt via de levers. Hiermee wordt gelijktijdig aan vier zijden aan het specimen getrokken. Belangrijk hierbij is wel dat de kracht op het specimen oploopt, als met dezelfde kracht de hoek van de levers verkleind. Dit wordt in de besturing van de trekbank gecorrigeerd.
Optie
In het testlab zijn geen hijsvoorzieningen aanwezig, vandaar dat een transport/beladingskar op maat is ontwikkeld, waarmee het Bi-axial tensile tool eenvoudig in de trekbank geplaatst (en uitgenomen) kan worden. De kar dient tevens als opslag als het Tool niet in gebruik is.
