Prüfstände (Benches) in der Werkstoffcharakterisierung

In den Materialwissenschaften bezeichnet der Begriff bench bzw. test bench einen experimentellen Prüfstand, der für die reproduzierbare Charakterisierung von Werkstoffeigenschaften und Komponentenverhalten ausgelegt ist. Prüfstände stellen eine kontrollierte Umgebung bereit, in der mechanische, thermische, chemische oder kombinierte Belastungen definiert auf Proben oder Bauteile aufgebracht werden.

Aufbau und Funktion
Typische Prüfstände umfassen ein Last- oder Antriebssystem (z.B. Servohydraulik, Elektromechanik), Sensorik (Kraft-, Weg-, Dehnungs-, Temperatur- oder chemische Sensoren), eine Regel- und Steuerungseinheit sowie Datenerfassungssysteme. Wichtige Anforderungen sind Kalibrierbarkeit, zeitliche und räumliche Stabilität der Randbedingungen sowie eine hinreichend hohe Auflösung und Genauigkeit der Messketten.

Anwendungsbeispiele
Mechanische Prüfstände (z.B. für Zug-, Druck-, Biege- oder Ermüdungsversuche) erlauben die Bestimmung von Spannungs-Dehnungs-Kurven, Lebensdauern und Schädigungsmechanismen. Thermische Prüfstände werden zur Untersuchung von Temperaturwechselbeständigkeit, Wärmeleitfähigkeit oder thermomechanischem Verhalten eingesetzt. Korrosions- oder Verschleißprüfstände ermöglichen eine beschleunigte Bewertung von Degradationsprozessen unter anwendungsnahen Bedingungen.

Bedeutung für Forschung und Industrie
Prüfstände sind essenziell für die Entwicklung von Werkstoffmodellen, die Validierung numerischer Simulationen sowie für Qualifizierungs- und Zulassungsverfahren. Standardisierte Test benches nach Normen (z.B. ISO, ASTM) gewährleisten Vergleichbarkeit der Ergebnisse, während speziell entwickelte Laborprüfstände die Untersuchung komplexer, nicht standardisierter Belastungsszenarien erlauben.

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