DIN 50134 Prüfung metallischer Werkstoffe – Druckprüfung metallischer zellularer Werkstoffe

Die vom Deutschen Institut für Normung (DIN) entwickelte Norm „DIN 50134 Prüfung metallischer Werkstoffe – Druckprüfung metallischer Schaumstoffe“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften und des Verformbarkeitsverhaltens von 3D-gedruckten (Rapid Prototyping) metallischen Schaumstoffen Druckbelastung. Für diesen mechanischen Test wird ein elektromechanischer Lastrahmen verwendet, der mit einem berührungslosen Video-Extensometer ausgestattet ist.

Die Prüfung medizinischer Implantate und medizinischer Geräte ist äußerst wichtig, um die Produktsicherheit zu gewährleisten und die Anforderungen der stark regulierten Medizinbranche zu erfüllen. Der Bereich der medizinischen Geräte entwickelt sich rasant weiter, mit neuen technologischen Durchbrüchen und Verbesserungen bei medizinischen Materialien, Geräten und Implantaten. Daher besteht ein zunehmender Bedarf an Produkten höchster Qualität und Zuverlässigkeit, um Leistung, Haltbarkeit und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Zellulare Feststoffe und poröse Metalle haben sich aufgrund der überlegenen Kombination fortschrittlicher Eigenschaften, die sich aus ihren Grundmaterialien und Zellstrukturen ergeben, zu leichten multifunktionalen Materialien entwickelt. Solche Materialien werden in einer Vielzahl kommerzieller, biomedizinischer, industrieller und militärischer Anwendungen eingesetzt. Im Gegensatz zu anderen zellularen Materialien sind zellulare Metalle nicht brennbar, recycelbar, äußerst widerstandsfähig, chemisch stabil und ausgezeichnete Energieabsorber.

Dieses Prüfverfahren dient der Bestimmung der mechanischen Eigenschaften additiv gefertigter, poröser Bauteile unter einachsiger Druckbelastung. Bei diesem Prüfverfahren erfolgt die Krafteinwirkung auf das Prüfgerät zwischen zwei ebenen, parallelen, geschliffenen und geschmierten Platten mit einer Härte von mindestens 60 Rockwell-Härte C. Der Ausdruck Rockwell-Härte C ist eine Maßeinheit zur Bestimmung der Härte von Stahl und ähnlichen Metallen. Im Wesentlichen wird beim Rockwell-Härtetest eine bestimmte Belastung auf die Oberfläche des Materials ausgeübt.

Die Schmierung kann beispielsweise mit Graphit erfolgen. Bei der eigentlichen Prüfung werden drei Proben pro Käfigstruktur verwendet, um die mechanischen Eigenschaften zu bestimmen. Vor der Prüfung wird die Breite jedes Prüfmusters an mindestens drei Messpunkten gemessen. Um eine glatte Kontaktfläche zwischen den Prüfplatten zu erhalten, müssen die Außenflächen der Kanten geschliffen und parallel zueinander sein.

Zu den am häufigsten durchgeführten Metallmaterialprüfungen gehören chemische Analysen, Zugeigenschaften sowie Biege- und Härteprüfungen. Diese Kombination von Metallzusammensetzungstests bietet eine einigermaßen gute Grundlage für eine Metallprobe, vorausgesetzt, sie ist groß genug, um alle drei Tests durchzuführen, gleichmäßig in der Zusammensetzung und gleichmäßig in der Härte. Abhängig von der Anwendung können weitere Eigenschaften wichtig sein, beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit, die Härtetiefe oder Mikrostruktur oder die Schichtdicke.

Poröse und zellulare Metalle haben aufgrund ihrer einzigartigen Zellmorphologie attraktive Eigenschaften. Beim Einsatz als stoßenergieabsorbierende Komponenten in Automobilstrukturen ist für das Industriedesign die Kenntnis ihrer Hochgeschwindigkeitsdruckeigenschaften erforderlich. Das Druckverformungsverhalten poröser und zellularer Metalle bei hoher Geschwindigkeit unterscheidet sich deutlich von ihren statischen Druckeigenschaften. Daher sind Prüfmethoden zur statischen Druckverformung für die Charakterisierung der Hochgeschwindigkeits-Druckverformung unzureichend. Es ist eine Standardisierung einer Testmethode für das Druckverhalten von porösen und zellularen Metallen bei hoher Geschwindigkeit erforderlich.

Die in der Norm DIN 50134 beschriebene Prüfmethode besteht darin, eine Schlagkraft mit bestimmten Prüfgeschwindigkeiten auf poröse und zellulare Metalle auszuüben und die Druckkraft und -verschiebung zu messen, um Druckverformungseigenschaften bei hoher Geschwindigkeit wie Plateauspannung und Energieabsorption zu bewerten.

Neben zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien für Unternehmen verschiedener Branchen bietet unsere Organisation auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „DIN 50134 Prüfung metallischer Werkstoffe – Druckprüfung metallischer zellularer Werkstoffe“ durch einen geschulten und fachkundigen Fachmann an Personal und fortschrittliche technologische Ausrüstung.