Dauerbelastung mehrerer Prüflinge (Multiple Specimen Fatigue, MSF)

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Beständigkeitsprüfungen können insbesondere dann eine lange Zeit in Anspruch nehmen, wenn der Werkstoff oder das Produkt voraussichtlich viele Jahre lang halten und eine hohe Zahl von Zyklen bewältigen soll. MSF reduziert die Dauer der Beständigkeitsprüfung, indem eine zyklische Verschiebung bei vielen Proben gleichzeitig durchgeführt und für jede einzelne Probe die Lastwechselzahl bei der angewendeten Beanspruchungsstufe ermittelt wird. Auf diese Weise können die Nutzer für jede Belastungsstufe viele Ausfalldatenpunkte generieren. Wenn mehrere Prüfungen an ähnlichen Proben vorgenommen werden, können die Forscher schnell S-N-Kurven mit vielen Datenpunkten erstellen, um das statistische Konfidenzniveau des resultierenden Ermüdungsmodells zu erhöhen. Andernfalls würden derartige Prüfungen über eine zwei- oder sogar dreistellige Millionenzahl von Zyklen die Produktentwicklungsdauer verlängern und alle Bemühungen beeinträchtigen, die Time-to-Market neuer Werkstoffe und Produkte zu reduzieren.

MSF-Instrumente sind mit einem dynamischen Linearmotor ausgestattet und in der Lage, mehrere Proben in eine Prüfvorrichtung einzuspannen und die vom Motor ausgeübte Beanspruchung gleichmäßig zu verteilen. Bei diesem Ansatz wird auf alle Proben eine branchenübliche Wegamplitude angewendet, wobei oft ein sinusoidales Hochfrequenz-Belastungsprofil eingesetzt wird, um die Dauerbeanspruchung der vielen Proben zu beschleunigen. Jeder Prüfling verfügt über einen Kraftsensor zum Erfassen der ausgeübten Kraft. Dieser Sensor misst den Leistungsabfall und/oder den Ausfallzeitpunkt (Zykluszahl bis zum Ausfall) für die betreffende Probe.

Die MSF-Instrumente von TA Instruments nutzen die herausragenden Hochfrequenz- und hochwiderstandsfähigen elektrodynamischen Linearmotoren des ElectroForce 3330-Lastrahmens. Diese Motorkonstruktion bietet eine einzigartige Kombination optimaler Frequenzen für eine beschleunigte Alterung, um innerhalb kürzerer Zeit mehr Daten zu erzeugen, und Zuverlässigkeit auf höchstem Niveau, weswegen auch eine 10-Jahres-Garantie gewährt wird. Der Aufbau des MSF16 eignet sich besonders für Beanspruchungstests medizinischer Geräte in fluiden Umgebungen von 37 °C – beispielsweise Dauerstudien von Stent-Drähten. Das MSF6 bietet Ofenkompatibilität, um Ergebnisse von Dauerprüfungen mit hohem Durchsatz bei Temperaturen zwischen –20 und 150 °C zu ermöglichen, und eignet sich daher für eine Vielzahl von Werkstoffprüfungen, wie Dauerprüfungen von Polymeren und Elastomeren. Die Ausgestaltung beider MSF-Geräte gewährleistet schnelleren Erkenntnisgewinn zum Ermüdungsverhalten von Werkstoffen und ermöglicht eine kürzere Time-to-Market von Produkten mit höherer Haltbarkeit.