Dynamisch-mechanische Analyse
Zur Messung der viskoelastischen Eigenschaften von Materialien
Die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) ist ein Verfahren zur Bestimmung der viskoelastischen Eigenschaften von Werkstoffen, insbesondere von Polymeren, durch Aufbringen einer oszillierenden Last. SpannungSpannung ist definiert als Kraftniveau, das auf eine Probe mit definiertem Querschnitt aufgebracht wird (Spannung = Kraft/Fläche). Proben mit runden oder rechteckigen Querschnitten können komprimiert oder gestreckt werden. Elastische Materialien, wie Elastomere, können bis um das 5- oder 10-fache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden.Spannung und DehnungDehnung beschreibt die Deformation eines Materials, das durch eine von außen einwirkende Kraft oder Spannung mechanisch belastet wird. Gummimischungen zeigen Kriech-Eigenschaften, wenn eine statische Last aufgebracht wird.Dehnung der Probe werden gemessen, um Eigenschaften wie Modul und Dämpfungsverhalten unter verschiedenen Temperatur- und Frequenzbedingungen zu bestimmen.
Der Hauptvorteil der dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) besteht darin, dass sie einen detaillierten Einblick in die viskoelastischen Eigenschaften von Materialien bietet und eine genaue Charakterisierung ihres mechanischen Verhaltens ermöglicht.
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Lernen Sie die Grundlagen und fortgeschrittenen Anwendungen der DMA kennen, um das Verhalten viskoelastischer Materialien sicher zu charakterisieren, mechanische Eigenschaften genau zu interpretieren und die Materialentwicklung zu optimieren.
Das Prinzip der DMA-Methode
Speichermodul E', Verlustmodul E'' und tan δ
Stress / Strain GraphEinige Werkstoffe, insbesondere Polymere, zeigen ein viskoelastisches Verhalten, d.h. sie besitzen sowohl elastische Eigenschaften (ähnlich einer idealen Feder) als auch viskose Eigenschaften (ähnlich einem idealen Dämpfer).
Der Speichermodul (E') gibt die Fähigkeit des Materials an, elastische Energie zu speichern.
Der dynamische Verlustmodul (E'') spiegelt die Energie wider, die in Form von Wärme abgegeben wird. Er zeigt das viskose Verhalten des Materials.
Die Phasenverschiebung und der Dissipationsfaktor (tan δ) geben Aufschluss über das Verhältnis zwischen elastischem und viskosem Verhalten.
Die DMA reagiert besonders empfindlich auf die GlasübergangstemperaturDer Glasübergang gilt als eine der wichtigsten Eigenschaften amorpher und teilkristalliner Materialien, wie z.B. anorganische Gläser, amorphe Metalle, Polymere, Pharmazeutika und Lebensmittel, usw., und bezeichnet den Temperaturbereich, in dem sich die mechanischen Eigenschaften des Material von einem harten und spröden Zustand in einen weicheren, verformbaren oder gummiartigen Zustand ändern.Glasübergangstemperatur. Mit steigender Temperatur nimmt der Speichermodul (E') stark ab, während sowohl der dynamische Verlustmodul (E'') als auch der Verlustfaktor (tan δ) deutliche Maxima aufweisen, was auf signifikante Änderungen des Materialverhaltens in diesem kritischen Temperaturbereich hinweist.
Häufig gestellte Fragen
Die dynamisch-mechanische Analyse (DMA) ist ein Verfahren zur Messung der viskoelastischen Eigenschaften von Werkstoffen, insbesondere von Polymeren, durch Aufbringen einer oszillierenden Last und Aufzeichnung der Spannungen und Dehnungen in der Probe. Mit dieser Methode können wichtige Materialeigenschaften wie Elastizität, Viskosität und Glasübergangstemperatur bestimmt werden, was wertvolle Informationen über das Verhalten von Materialien unter verschiedenen Bedingungen liefert.
Die Hauptunterschiede zwischen dem NETZSCH Tischgerät DMA 303 Eplexor® und den Stand-Alone High-Force Systemen DMA 503 und 523 Eplexor® liegen in den Designmöglichkeiten und Anwendungsbereichen:
Kraftbereich: Das NETZSCH Tischgerät DMA 303 Eplexor® ist für präzise Messungen an einer Vielzahl von Proben, einschließlich sehr steifer Proben, mit einem kontrollierten Kraftbereich von bis zu 50 N ausgelegt. Im Gegensatz dazu können die High-Force-DMA-Systeme höhere Kräfte bis zu einer dynamischen Kraft von 4000 N bewältigen und sind speziell für die Prüfung von Materialien mit hohem Modul ausgelegt, wodurch sie für Anwendungen geeignet sind, die eine höhere mechanische Belastung erfordern.
Temperaturbereich und Anwendungen: Das Tischgerät DMA bietet einen weiten Temperaturbereich von -170 °C bis 800 °C und ist für eine Vielzahl von Materialien geeignet, darunter Polymere, Elastomere und Metalle. Das Hochleistungsgerät DMA 503 Eplexor® HT kann bei hohen Temperaturen von bis zu 1500°C eingesetzt werden, ist jedoch für Materialien optimiert, die eine höhere Kraftanwendung erfordern, wie z.B. Metalle oder Verbundwerkstoffe.
Aufgrund dieser Unterschiede ist jede NETZSCH DMA für unterschiedliche Anforderungen in der Materialprüfung geeignet, wobei das Tischmodell ideal für allgemeine Anwendungen und das High-Force-Modell für speziellere Anforderungen ist.
Der komplexe Elastizitätsmodul beschreibt die Steifigkeit und die Dämpfung einer Probe. Der Realteil E' des komplexen Moduls beschreibt das elastische Materialverhalten, während der Imaginärteil E'' den viskosen Anteil charakterisiert.
Die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA) wird in vielen Industriezweigen und Anwendungen zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen eingesetzt. Nachfolgend sind einige typische Anwendungen der DMA aufgeführt:
- Charakterisierung von Polymeren: Die DMA wird in erster Linie zur Analyse der viskoelastischen Eigenschaften von Polymeren eingesetzt, einschließlich ihrer Steifigkeit, ihrer Dämpfungseigenschaften und ihres temperaturabhängigen Verhaltens, was für die Materialentwicklung und die Qualitätskontrolle von entscheidender Bedeutung ist.
- Bestimmung des Glasübergangs: Eine der wichtigsten Anwendungen der DMA ist die Bestimmung der Glasübergangstemperatur (Tg) von Materialien, die für das Verständnis des Übergangs von Polymeren vom spröden in den gummiartigen Zustand unerlässlich ist.
- Aushärtungsstudien: Die DMA wird zur Untersuchung der Aushärtekinetik von duroplastischen Materialien eingesetzt und hilft bei der Bestimmung des Vernetzungsgrades und des Gelierungspunktes.
- Analyse von Phasenübergängen: Mit dieser Technik können verschiedene Phasenübergänge in Werkstoffen wie Schmelzpunkte und Kristallisationstemperaturen bestimmt werden, die Aufschluss über die Thermische StabilitätEin Material ist thermisch stabil, wenn es sich unter Temperatureinfluss nicht zersetzt. Eine Möglichkeit, die thermische Stabilität einer Substanz zu bestimmen ist die Verwendung eines TGA (thermogravimetrischer Analysator).thermische Stabilität und Leistungsfähigkeit geben.
- Bewertung von Verbundwerkstoffen: DMA wird eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und die Wechselwirkungen zwischen ihren Bestandteilen zu untersuchen, was bei der Entwicklung und Optimierung fortschrittlicher Werkstoffe hilfreich ist
- Materialentwicklung und -validierung: Die DMA unterstützt den Materialentwicklungsprozess durch die Bereitstellung von Daten, die als Entscheidungsgrundlage für die Materialauswahl und die Verarbeitungsbedingungen dienen und sicherstellen, dass die Materialien bestimmte Leistungskriterien erfüllen.
Die Kosten für einen NETZSCH Dynamisch-Mechanischen Analysator (DMA) können je nach Modell, Ausstattung und zusätzlichem Zubehör stark variieren.
Um einen genauen und aktuellen Preis für Ihr individuelles NETZSCH DMA-Gerät zu erhalten, wenden Sie sich bitte an Ihre lokale NETZSCH-Vertretung oder einen unserer autorisierten Händler. Wir unterbreiten Ihnen gerne ein Angebot, das auf Ihre speziellen Anforderungen zugeschnitten ist, einschließlich der erforderlichen Schulungen, Installationen und Zusatzfunktionen.
Unsere Lieferzeiten hängen von der Nachfrage und der spezifischen Konfiguration des DMA ab. Bei komplexeren Anpassungen oder in Zeiten hoher Nachfrage kann die Lieferzeit über diesen Bereich hinausgehen.
Um die aktuellsten Informationen zu erhalten, bitten wir Sie, sich mit einer konkreten Anfrage direkt an uns zu wenden. So stellen wir sicher, dass wir Ihnen eine genaue, auf Ihre speziellen Bedürfnisse zugeschnittene Zeitplanung geben können.
Einige NETZSCH DMA-Geräte sind nicht mehr im NETZSCH Produktportfolio. Zubehör und Ersatzteile sind jedoch weiterhin erhältlich. Informationen zu unseren älteren Produkten finden Sie unter folgendem Link - siehe unten.
Sollten Sie Service und Support für Ihr Gerät benötigen, wenden Sie sich bitte an Ihren lokalen Servicepartner. Wir helfen Ihnen gerne bei allen Fragen rund um Ihr Gerät!
Wesentliche Vorteile der NETZSCH DMA-Geräte
Die DMA Eplexor® Serie ist ein unverzichtbares Werkzeug für die Analyse viskoelastischer Eigenschaften bei einer Vielzahl von Anwendungen.
- Umfassende Materialanalyse: NETZSCH DMAs bieten einen detaillierten Einblick in die viskoelastischen Eigenschaften verschiedener Materialien, einschließlich Polymere und Elastomere, und ermöglichen eine präzise Charakterisierung des mechanischen Verhaltens unter verschiedenen Bedingungen.
- Großer Temperaturbereich: Die Geräte können über einen weiten Temperaturbereich betrieben werden und ermöglichen die Analyse von Materialien von -170 °C bis 1500 °C, was für die Untersuchung von Phasenübergängen wie Glasübergangstemperaturen entscheidend ist.
- Vielseitige Messtechnik: Mehrere Messmodi wie Zug, Druck, 3-Punkt-Biegung und Scherung ermöglichen es den Kunden, eine Vielzahl von Probentypen und -geometrien zu analysieren, was die Vielseitigkeit der Materialprüfung erhöht.
- Hohe Empfindlichkeit: Die DMA reagiert sehr empfindlich auf Änderungen der Materialeigenschaften und ist daher die ideale Wahl zur Erkennung subtiler Übergänge, die anderen Methoden möglicherweise entgehen.
- Erweiterte Datenauswertung: Die Möglichkeit zur Ableitung von Schlüsselparametern wie Speichermodul, Verlustmodul und Verlustfaktor liefert Kunden wertvolle Informationen für die Materialentwicklung und Qualitätskontrolle.
- Fortschrittliche Berechnungsmodelle: Ausgestattet mit den neuesten Modellen und einer Vielzahl von Probenhaltern für präzise Messungen an einer breiten Palette von Materialien.
- Benutzerfreundliche Software: NETZSCH DMA-Systeme sind mit einer intuitiven Software ausgestattet, die die Datenerfassung und -analyse vereinfacht.
Verschiedene Modelle der NETZSCH Dynamisch-Mechanisch Analysatoren (DMA)
NETZSCH DMAs verbessern die Genauigkeit der Materialprüfung durch z. B:
- Hohe Empfindlichkeit für Phasenübergänge
- Detaillierte Informationen sowohl über den Speichermodul (E') und den Verlustmodul (E'') als auch über den Verlustfaktor (tan δ).
- Sicherstellung, dass auch sehr steife Proben genau analysiert werden können, indem hohe Kräfte mit präzisen Messverfahren kombiniert werden.
Tisch-DMA mit bis zu 50 N
Das Tischgerät DMA 303 Eplexor® wurde speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen präzise Kräfte bis 50 N für dynamische und statische Messungen benötigt werden.
Anwendungen:
- DMA von linearen Materialien, universelle Tests, KriechenKriechen beschreibt eine zeit- und temperaturabhängige plastische Verformung von Werkstoffen unter konstanter Kraft. Wird eine konstante Kraft z.B. auf eine Kautschukmischung aufgebracht, hat die die anfängliche Deformation, die durch diese Kraft erhalten wird, keinen festgelegten Wert.Kriechen und RelaxationWhen a constant strain is applied to a rubber compound, the force necessary to maintain that strain is not constant but decreases with time; this behavior is known as stress relaxation. The process responsible for stress relaxation can be physical or chemical, and under normal conditions, both will occur at the same time. Relaxation
- Polymere Materialien: Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
- Metalle und Keramiken
- Biologische Materialien: Biologische Gewebe und Membranen, Haare
- Lebensmittel
- Klebstoffe und Beschichtungen
- Verbundwerkstoff
Temperaturbereich:
-170 °C bis 800 °C
Hochleistungs-DMA mit bis zu 500 N
Die Hochleistungsgeräte DMA 503 Eplexor® und 503 Eplexor® HT sind für die Charakterisierung viskoelastischer Eigenschaften von -160 °C bis 1500 °C konzipiert. Sie können für die Analyse von Polymeren, Metallen und Keramiken eingesetzt werden.
Anwendungen:
- DMA von nichtlinearen Materialien und größeren Proben, universelle Tests, Kriechen (Rheologie)Creep is one of the earliest “controlled stress” rheometer tests that quite literally “creeps” the material, i.e. we measure over a relatively prolonged period the small movement (the creep defined as creep compliance, J) of the sample by applying a small constant stress.Creep und Relax.
- Polymere Materialien: Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
- Metalle und Keramiken
- Biologische Materialien: Biologische Gewebe und Membranen, Haare
- Lebensmittel
- Klebstoffe und Beschichtungen
- Verbundwerkstoff
Temperaturbereich:
-160 °C bis 1500 °C (2 Öfen erforderlich, um den gesamten Temperaturbereich abzudecken)
Hochleistungs-DMA mit bis zu 4000 N
Die Hochleistungsgeräte DMA 523 Eplexor® und HBU 523 Gabometer sind für die Charakterisierung der viskoelastischen Eigenschaften von -160 °C bis 500 °C konzipiert. Sie können für die Analyse von Polymeren, Metallen und Keramiken eingesetzt werden.
Anwendungen:
- Fatigue und HBU
- Polymere Materialien: Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere
- Metalle und Keramiken
- Biologische Materialien: Biologische Gewebe und Membranen, Haare
- Lebensmittel
- Klebstoffe und Beschichtungen
- Verbundwerkstoff
Temperaturbereich:
-160 °C bis 500 °C
Anwendungen der dynamischen mechanischen Analyse
Die Dynamisch-Mechanische Analyse (DMA) ist in verschiedenen Industrien und für unterschiedlichste Anwendungen weit verbreitet, da sie die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen charakterisieren kann. Einige typische Anwendungen der DMA sind:
- Viskoelastische Materialeigenschaften: Speichermodul, Verlustmodul, Verlustfaktor, tan δ
- Steifigkeit und Dämpfungseigenschaften unter verschiedenen Bedingungen:
- als Funktion von Temperatur und Frequenz
- bei unterschiedlichen Spannungen und Dehnungen
- unter definierter Gasatmosphäre und in flüssiger Umgebung
- Identifizierung von Materialreaktionen und Phasenumwandlungen
- Glasübergangstemperatur von hochvernetzten Polymeren und Verbundwerkstoffen
- Verträglichkeit von Polymerblends hinsichtlich Zusammensetzung und Struktur
- Einfluss von Füllstoffen und Additiven
- Härtung und Nachhärtung von Harzen
- Analyse von Alterungseinflüssen
- Vorhersage des Materialverhaltens mittels Zeit-Temperatur-Superposition (TTS)
- Kriech- und Relaxationsvorgänge
Das sagen unsere Kunden zur NETZSCH DMA
"Wir nutzen Hochlast-DMA-Systeme zur Mischungsentwicklung und Reifenprüfung, um die Eigenschaften verschiedener Reifenmischungen zu charakterisieren."
"Wir setzen die Tisch-DMA in Kombination mit dem NETZSCH-Rheometer ein, um die Lebensdauer und Stabilität der in Halbleiterbauteilen verwendeten Polymermaterialien zu optimieren."
"Mit der Qualität und vor allem dem technischen und Anwendungssupport sind wir sehr zufrieden, sonst hätten wir nicht so viele NETZSCH DMAs für unsere Klebstoffanalyse im Einsatz."
E-Learning
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Medien
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FAQs zum NETZSCH DMA Serviceangebot
Unser NETZSCH-Applikationslabor bietet Auftragsmessungen für eine Vielzahl von Industrien und Forschungseinrichtungen an. Es ist mit modernsten DMA-Prüfgeräten ausgestattet, mit denen eine Vielzahl von thermoanalytischen Messungen durchgeführt werden können.
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Unser Angebot:
- Montage und Inbetriebnahme
- Umzug Ihrer Anlage
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- Kalibrierung
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- Umfassende Schulungen, von den Grundlagen bis zur fortgeschrittenen Nutzung des Geräts - vor Ort oder online.
Bitte beachten Sie, dass unser Service von Region zu Region variieren kann.
Die Druckprüfung von LN2-Behältern kann entweder bei Ihnen vor Ort (wenn Sie sich in Deutschland, Österreich oder der Schweiz befinden) oder in unserem Werk in Selb durchgeführt werden.
Ja, wir bieten Wartungsverträge für Ihre Geräte entsprechend den unterschiedlichen regionalen und individuellen Kundenanforderungen an. Bitte wenden Sie sich an unsere Serviceabteilung oder besuchen Sie unsere Website. Service-Level Agreement - NETZSCH Analyzing & Testing.
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