Die Messung dynamischer Kräfte ist in der industriellen Praxis weit verbreitet – demgegenüber steckt ihre metrologische Rückführung noch in den Kinderschuhen. Den beiden Fachausschüssen „Kraft und Beschleunigung“ sowie „Werkstoffprüfmaschinen“ im Deutschen Kalibrierdienst (DKD) war dies Anlass, gemeinsam eine neue Richtlinienreihe zu initiieren. Die ersten drei Blätter dieser Schriftenreihe sind nun unter der Bezeichung DKD-R 3-10 veröffentlicht.

DKD-R 3-10 Blatt 1

Blatt 1 trägt den Titel „Dynamische Kalibrierung von einachsig beanspruchten Kraftmessgeräten und Prüfmaschinen (Grundlagen)“.  Darin erfolgt in allgemeiner Form eine Einteilung dynamischer Kräfte und eine Beschreibung verschiedener Normale, Erreger, Aufnehmer und Elektroniken, zusammengefasst also die technische Ausrüstung nach dem heutigen Stand der Technik.

DKD-R 3-10 Blatt 2

Die „Dynamische Kalibrierung von Kraftaufnehmern nach dem Sinusverfahren“ ist Inhalt von Blatt 2. Geschildert wird beispielhaft die Kalibrierung eines Kraftaufnehmers mittels Shakersystem und Belastungsmassen. Ergebnis der Kalibrierung ist die Identifikation der dynamischen Parameter des Kraftaufnehmers wie dynamische Empfindlichkeit, Steifigkeit und Dämpfung, basierend auf dem mathematischen Modell für den Kalibrieraufbau.

Diese Parameteridentifikation hat bislang noch keine wesentliche Bedeutung in der industriellen Praxis. Dennoch stellt das Verfahren einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung dynamischer Richtlinien dar. Mit dem Sinusverfahren lassen sich dynamische Kräfte bis etwa 20 kN gut realisieren – bei größeren Kräften punkten Stoßverfahren, da deutlich weniger Energie zur Erzeugung benötigt wird. Eine Vergleichbarkeit dieser verschiedenen Kalibrierverfahren ist nur durch entsprechende Parameteridentifikation und Modellbildung möglich. Blatt 2 der Richtlinienreihe stellt damit schon heute die Weichen, um künftige Forschungsergebnisse schneller in der industriellen Praxis umsetzen zu können.

DKD-R 3-10 Blatt 3

Das dritte Blatt der Richtlinienreihe lautet „Dynamische Verifizierung von Werkstoffprüfmaschinen mit applizierten Proben“ und beschreibt die Anforderungen an die messtechnische Untersuchung einer Prüfmaschine im Rahmen einer statischen Kalibrierung nach DIN EN ISO 7500. Der Begriff der Verifizierung ist bewusst gewählt: bei dem beschriebenen Verfahren handelt es sich streng genommen nicht um ein Kalibrierverfahren, weil eine Rückführung der verwendeten applizierten Probe auf das nationale Normal fehlt. Trotzdem ermöglicht die Verifizierung wichtige Kenntnisse über das dynamische Verhalten der Prüfmaschine und sichert damit die erhaltenen Ergebnisse der Prüfmaschine ab – was nunmehr auch durch einen akkreditierten Kalibrierdienstleister in einem Kalibrierschein dokumentiert werden kann.

Ebenfalls neu: DKD-R 3-2

Ebenfalls neu veröffentlicht ist die Richtlinie DKD-R 3-2 "Kalibrierung von Messverstärkern für dynamische Anwendungen", erarbeitet von der Arbeitsgruppe "Beschleunigung" des DKD-Fachausschusses „Kraft und Beschleunigung“. Sensoren für kinematische oder mechanische Messgrößen, wie beispielsweise Kraft-, Drehmoment- oder Beschleunigungsaufnehmer, benötigen in der Regel einen Messverstärker zur Datenerfassung. Im Sinne der Austauschbarkeit dieser Messverstärker ist es notwendig, diese einzeln zu charakterisieren und dynamisch rückzuführen. Die Richtlinie beschreibt validierte Methoden zur Charakterisierung von Messverstärkern unterschiedlicher Art und Funktion für die Anwendung bei dynamischen Messungen.

Alle DKD-Richtlinien können kostenfrei von der DKD-Internetseite, zu finden unter www.PTB.de, heruntergeladen werden.

Quellen:

Richtlinie DKD-R 3-2 Kalibrierung von Messverstärkern für dynamische Anwendungen, Ausgabe 04/2019, Revision 0, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig und Berlin. doi.org/10.7795/550.20190425

Richtlinie DKD-R 3-10 Blatt 1 Dynamische Kalibrierung von einachsig beanspruchten Kraftmessgeräten und Prüfmaschinen (Grundlagen), Ausgabe 06/2017, Revision 0, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig und Berlin. dx.doi.org/10.7795/550.20171212A

Richtlinie DKD-R 3-10 Blatt 2 Dynamische Kalibrierung von Kraftaufnehmern nach dem Sinusverfahren, Ausgabe 05/2019, Revision 0, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig und Berlin. doi.org/10.7795/550.20190507A

Richtlinie DKD-R 3-10 Blatt 3 Dynamische Verifizierung von Werkstoffprüfmaschinen mit applizierten Proben, Ausgabe 05/2019, Revision 0, Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig und Berlin. doi.org/10.7795/550.20190507B