Wichtige Überlegungen zu Zugprüfgeräten in Luft- und Raumfahrtanwendungen

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Der Markt für Luft- und Raumfahrtmaterialien wächst schnell, mit einer erwarteten jährlichen Wachstumsrate von 8,8 % von 2021 bis 2026¹. Mit zunehmender Materialproduktion wird die Nachfrage nach Zugprüfungen in allen Marktsegmenten steigen, von der OEM-Ebene bis zu den Tier-3-Zulieferern. Da die Nachfrage nach Luft- und Raumfahrtprodukten steigt, stehen Materialprüfunternehmen vor der Herausforderung, mit dem Entwicklungstempo der Branche Schritt zu halten.

Um sich auf den bevorstehenden Boom in der Luft- und Raumfahrtindustrie vorzubereiten, schulen Unternehmen dringend große Teile ihrer Belegschaft um, um den Anforderungen des Materialmarktes gerecht zu werden. Da Materialien für die Luft- und Raumfahrt extrem harten Bedingungen ausgesetzt sind, unterliegen sie auch den strengsten Prüfanforderungen, was bedeutet, dass die Einrichtung eines Testlabors oder die Qualifizierung eines neuen Ausrüstungsteils ein erhebliches Unterfangen darstellt. Unabhängig davon, ob Sie ein OEM sind, der eine Flugzeugzelle testet, oder ein Drittlieferant, der hochfeste Legierungen testet, ist es daher von entscheidender Bedeutung, ein zuverlässiges Zugprüfsystem zu verwenden, das wiederholbare Ergebnisse liefern kann.

Das National Aerospace Defence Contractors Accreditation Program (Nadcap) ist ein branchenweites Programm, das die Laborkonformität in der Luft- und Raumfahrtindustrie sicherstellt. Beim Kauf eines Zugprüfgeräts ist es wichtig, sicherzustellen, dass es in Ihrer Nähe eine Serviceorganisation gibt, die von NVLAP nach ISO 17025 akkreditiert ist, um Kalibrierungen und Akkreditierungen durchzuführen. ISO 17025 ist von zentraler Bedeutung für die Gewährleistung nachvollziehbarer Audits von Laborgeräten, die wiederum die Qualität und Integrität der Ergebnisse überprüfen. Zugprüfgeräte, die für eine Luft- und Raumfahrtanwendung verwendet werden, sollten einem regelmäßigen Kalibrierungsplan unterzogen werden, um die Genauigkeit der Dehnungs-, Geschwindigkeits-, Verschiebungs- und Kraftmesswerte der Ausrüstung sicherzustellen.

Gelegentlich werden Tests an Nadcap-konforme Testlabore vergeben. Dies ist eine praktische Lösung für Labore, in denen das Testvolumen gering ist oder wenn das Labor über keine Ausrüstung zur Durchführung des Tests verfügt. Die Kosten für die Beauftragung von Tests hängen von der Anzahl der zu testenden Proben und der Komplexität des Tests ab. Die Bearbeitungszeit kann kurz sein, allerdings muss die zusätzliche Vorlaufzeit für den Versand einkalkuliert werden. Aufgrund der kumulierten finanziellen und logistischen Kosten möchten Hochdurchsatzlabore die Durchführung von Auftragstests vermeiden. Wenn jedoch interne Tests eingeführt werden, ist es wichtig, dass die Testsysteme proaktiv gewartet werden, um kostspielige Systemausfälle zu vermeiden. Viele Zugprüfunternehmen bieten Modernisierungs- oder Nachrüstpakete an, die die Lebensdauer Ihrer Ausrüstung durch den Austausch gefährdeter Komponenten Ihres Rahmens verlängern.

Bei der Einführung eines neuen Geräts in Ihrem Labor ist es wichtig, alle verfügbaren Optionen zu prüfen. Neben der Festlegung Ihrer erforderlichen Prüfkapazität und Vorrichtungen ist es auch wichtig sicherzustellen, dass das von Ihnen gewählte System robust und mit hoher Steifigkeit ausgelegt ist. Eine weitere zu berücksichtigende Sache ist die Art des Materials, das Sie testen möchten, und wie sich Ihr Material auf das Testsystem auswirken könnte. Wenn Sie beispielsweise Kohlefaserproben unter Zug prüfen, werden beim Bruch kleine Partikel ausgeschleudert, die die Elektronik des Systems beschädigen können. Daher sollte das System so konzipiert sein, dass Schmutz von der empfindlichen Hardware ferngehalten wird. Wenn Ihr Labor Tests am oberen Ende der Systemkapazität plant, fragen Sie Ihren Lieferanten, wie er Stoßbelastungen entgegenwirkt. Wenn Ihr Labor Zugversuche mit hohem Durchsatz bei Temperaturen durchführen soll, sollten Sie die Anschaffung von zwei Systemen oder einer Doppelofenanlage in Betracht ziehen. Es kann bis zu einer Stunde dauern, bis eine Probe die Temperatur erreicht hat. Wenn Sie also die Möglichkeit haben, eine Probe einzuweichen, während Sie eine andere testen, kann Ihr Labor wertvolle Zeit sparen. Darüber hinaus ist der Kauf von Doppelöfen kostengünstiger als der Kauf eines zweiten Systems.

Materialprüfungsunternehmen werden die von ihnen gemäß Nadcap angebotenen Laststrangkonfigurationen hervorheben. Dazu gehören wahrscheinlich die nachgiebigsten Griffe und Vorrichtungen. Häufig empfohlene Griffe haben ein bewegliches Körperdesign mit hoher Steifigkeit; Diese Spannbacken verfügen über Backenflächen, die die Probe horizontal festklemmen, was die Führung der Probe erleichtert und die Variabilität verringert. Griffe sollten außerdem symmetrisch sein, da sich ein asymmetrischer Griff unter Belastung eher verformt und die Testergebnisse beeinträchtigt. Ein weiteres empfehlenswertes Zubehör sind Probenanschläge, die sicherstellen, dass die Probe bei jeder Prüfung an der gleichen Stelle in den Spannzeugen sitzt.

Um genaue und wiederholbare Daten zu erhalten, müssen Sie sicherstellen, dass Ihr Laststrang so eingestellt ist, dass Biegungen minimiert werden. Wenn die Biegespannung außerhalb des zulässigen Grenzwerts liegt, muss die Lastschnur angepasst werden. Dies kann manuell durch Anpassungen an den Befestigungspunkten der Lastsaite erfolgen (z. B. Lösen, Festziehen, Hinzufügen von Unterlegscheiben usw.). Hierbei handelt es sich um eine Versuch-und-Irrtum-Methode, bis die Daten innerhalb der zulässigen Grenzen liegen. Hersteller von Zugprüfgeräten haben dieses Problem erkannt und eine einfache Lösung bereitgestellt: Es kann ein Ausrichtungssatz hinzugefügt werden, der Feineinstellungen der Winkel- und Axialrichtung des Laststrangs ermöglicht. Die Kombination dieses Kits mit einer Probe mit Dehnungsmessstreifen liefert Live-Anzeigen der Biegespannung.

Wenn es sich bei der Endverwendung eines Materials um eine kommerzielle Anwendung handelt, ist es im Hinblick auf die Datenzuverlässigkeit und -sicherheit unbedingt erforderlich, dass kein Häkchen gesetzt wird. Von der Herstellung eines Rohmaterials bis zu seiner Integration in ein Flugzeug müssen alle Schritte im Entwicklungsprozess verfolgt werden, was bedeutet, dass sowohl interne als auch externe Audits dieser Organisationen von entscheidender Bedeutung sind. Um auf ein Audit vorbereitet zu sein, dokumentieren Sie die Kalibrierungen Ihres Zugprüfsystems. Viele Serviceorganisationen können diese Dokumentation als Nachweis der Konformität für Sie erstellen.

Das leistungsstärkste Werkzeug, über das ein Unternehmen verfügt, ist die Möglichkeit, einen Komponentenfehler bis zu der Materialcharge, aus der er hergestellt wurde, zurückzuverfolgen. Die Dokumentation von Änderungen ist Teil jedes Audits. Die Weiterentwicklung der Testsoftwaretechnologie hat es stark regulierten Branchen erleichtert, einen klaren Prüfpfad zu hinterlassen. Moderne Prüfsoftware ist ein leistungsstarkes Werkzeug zur Rückverfolgbarkeit und ermöglicht Laborleitern die vollständige administrative Kontrolle über den Zugriff ihrer Bediener. Bedienerprofile können so konfiguriert werden, dass Benutzer daran gehindert werden, Methoden zu ändern, wenn der Administrator dies wünscht, und so unerwünschte Änderungen verhindern, die dazu führen könnten, dass Ihre Tests nicht mehr konform sind. Wenn es erforderlich ist, Bedienern Zugriff auf Änderungsmethoden zu gewähren, können alle Änderungen in einem Ereignisprotokoll gespeichert werden. Auf diesen Revisionsverlauf kann verwiesen werden, um sicherzustellen, dass eine Person mit der entsprechenden Schulung genaue und genehmigte Änderungen vornimmt. Der Revisionsverlauf sollte die Uhrzeit und das Datum der Änderung, den Benutzer, der die Änderung vorgenommen hat, den gespeicherten Wert und eine Aufzeichnung des alten Werts enthalten. In einigen Szenarios erfordern Labore, dass alle vorgenommenen Änderungen von einem anderen Benutzer, beispielsweise dem Laborleiter, genehmigt werden müssen. Es ist nun möglich, diese elektronischen Signaturen mit Testsoftware zu verfolgen, sodass Labore überprüfen können, ob alle Änderungen vor der Implementierung überprüft wurden.

Während die Luft- und Raumfahrtindustrie weiter wächst, können Labore dank Fortschritten in der Materialprüftechnologie mit dieser gestiegenen Nachfrage Schritt halten. Innovationen im Systemdesign und in der Testsoftware ermöglichen effizientere und sicherere Tests bei steigendem Volumen. Der Schlüssel zum Erfolg Ihres Programms liegt in der Wahl eines Lösungsanbieters, der Ihnen nicht nur die für Ihre spezifischen Anforderungen am besten geeignete Testausrüstung zur Verfügung stellen kann, sondern auch mit Ihnen zusammenarbeiten kann, um den Nadcap-Akkreditierungsstatus zu erreichen und aufrechtzuerhalten, um sicherzustellen, dass Sie Ihre Tests bestehen Ziele.

Verweise:

Casey Willis, Anwendungsingenieur bei Instron. Für weitere Informationen senden Sie eine E-Mail an [email protected] oder besuchen Sie www.instron.com.