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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften von Materialien


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung unter Nutzung der akustisch-induzierten Laserstreuung zur Bestimmung rheologischer Eigenschaften von Werkstoffen, wie z.B. Polymeren, Gläsern oder Flüssigkeiten. Sie nutzt die akustisch-induzierten Laserstreuung (AILS) und umgeht deren Nachteile, indem mit einem speziellen Messaufbau das Prinzip der akustooptischen Modulation genutzt wird. Hierbei wird durch eine geeignete Anordnung einer Ultraschallquelle ein Schallgitter im zu untersuchendem Material erzeugt, an dem Laserlicht gebeugt wird.


Hintergrund

Die berührungslose Bestimmung des Verformungs- und Fließverhaltens von Werkstoffen ist eine technologische Herausforderung und stellt ein wichtiges Untersuchungsgebiet in der Werkstoffprüfung und Messtechnik dar. Gegenwärtig steht hierfür keine zufriedenstellende technologische Lösung zur Verfügung. Das in der vorliegenden Erfindung vorgestellte Verfahren adressiert diese Thematik und eignet sich für die Untersuchung eines großen Teils von elastischen und viskoelastischen Materialen wie auch Gläsern und Flüssigkeiten.


Problemstellung

Die Rheometrie bietet die Möglichkeit Werkstoffe hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Belastungen (z. B. Scherdeformation, Zugdeformation, Biegedeformation) zu charakterisieren. Diese rheologischen Eigenschaften werden dabei in Form von mechanischer Beanspruchungen des Materials bestimmt, welche weitestgehend zu einer Zerstörung des Materials führen. Außerdem handelt es sich um eine zeitaufwendige Messung, die immer die Herstellung und Verwendung eines Prüfkörpers erfordert. Die Durchführung rheologischer Untersuchungen in der Praxis ist somit sehr aufwendig und für eine industrielle Routineanwendung nicht ökonomisch.


Lösung

Die vorliegende Erfindung zur Nutzung der akustisch-induzierten Laserstreuung (AILS) umgeht diese Nachteile, indem mit einem speziellen Messaufbau das Prinzip der akustooptischen Modulation genutzt wird. Hierbei wird durch eine geeignete Anordnung einer Ultraschallquelle ein Schallgitter im zu untersuchendem Material erzeugt, an dem Laserlicht gebeugt wird. Die vorliegende Erfindung eröffnet durch die ausschließliche Nutzung des Beugungssignals des Laserlichts Möglichkeiten einer nicht-invasiven Bestimmung relevanter rheologischer und weiterer mechanischer Eigenschaften des Untersuchungsobjektes und besitzt vor allem in den Bereichen Werkstoffkunde, Materialprüfung oder Qualitätssicherung ein großes Anwendungs- und Marktpotenzial. Mit diesem Verfahren ist eine zerstörungsfreie Messung bei geringem technischen Aufwand und sehr kurzen Messzeiten möglich. Insbesondere ist dieses Verfahren, im Gegensatz zu konventionellen Rheometern, für in situ Messungen geeignet.


Vorteile

  • Zerstörungsfreie Bestimmung von rheologischen und mechanischen Materialeigenschaften
  • In situ Messung mit kürzeren Messzeiten und geringerem, präparativen Aufwand

Anwendungsbereiche

  • Messtechnik
  • Werkstofftechnik

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation



Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Teststadium


Patentsituation

  • DE 10 2015 202 772 anhängig
  • WO 000 2016 053 246 anhängig

Stichworte

Messtechnik, Werkstofftechnik, Eigenschaften, Werkstoffprüfung, Rheometrie, Belastung, Beanspruchung, AILS, Laserstreuung, Ultraschall, Laserlicht, Werkstoffkunde, Materialprüfung, Qualitätssicherung, Materialeigenschaften,

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsführerin)

c/o TransMIT GmbH
Kerkrader Straße 3
D-35394 Gießen