3-Punkt-Biegeversuch

Prüfprinzip und ausgewertete Kennwerte

Beim 3-Punkt-Biegeversuch liegt die Probe auf zwei Stützpunkten auf, während ein Prüfstempel mittig belastet. Durch die entstehende Biegung wirken auf einer Seite Zug- und auf der anderen Seite Druckspannungen. Aus Kraft- und Wegverlauf werden je nach Prüfvorschrift Kennwerte wie Biegespannung bei einem definierten Dehnungs- oder Durchbiegungswert, Biegefestigkeit und Biegemodul bestimmt. Das Verfahren eignet sich für die Beurteilung der Steifigkeit und des Verformungs- oder Bruchverhaltens unter Biegebelastung.

Typische Anwendungen bei Kunststoffen

Der Versuch wird für Spritzgussproben, extrudierte Halbzeuge, Plattenmaterialien und andere definierte Kunststoffproben eingesetzt. Er ist relevant, wenn Bauteile im späteren Einsatz nicht rein auf Zug oder Druck, sondern vor allem auf Biegung beansprucht werden. Das betrifft beispielsweise Gehäuseteile, Abdeckungen, Clips, Profile oder Platten. Auch im Materialvergleich, in der Qualitätsprüfung und bei der Beurteilung von Chargen oder Rezepturänderungen wird der 3-Punkt-Biegeversuch verwendet.

Einfluss von Probengeometrie und Prüfbedingungen

Die Aussagekraft der Ergebnisse hängt stark von der Probengeometrie, der Auflagenspannweite, der Belastungsgeschwindigkeit und dem Konditionierungszustand ab. Dicke, Breite und Oberflächenzustand der Probe beeinflussen das Spannungsbild ebenso wie Temperatur und Feuchte während der Prüfung. Bei Kunststoffen können zudem viskoelastische Effekte das Messergebnis verändern, wenn Prüfparameter voneinander abweichen. Für belastbare Vergleiche müssen Prüfkörper, Lagerung und Prüfablauf deshalb konsistent festgelegt werden.

Abgrenzung zu Zug-, Druck- und Schlagprüfungen

Innerhalb der mechanischen Prüfungen erfasst der 3-Punkt-Biegeversuch eine kombinierte Beanspruchung aus Zug- und Druckspannung infolge Biegung. Zugversuche untersuchen das Materialverhalten unter axialer Zugbelastung, Druckversuche unter reiner Druckbeanspruchung. Schlagprüfungen nach Charpy oder Izod bewerten dagegen das Verhalten bei kurzzeitiger, schlagartiger Belastung und nicht bei quasistatischer Biegung. Der 3-Punkt-Biegeversuch ist daher dann passend, wenn die Biegesteifigkeit und das Verhalten unter langsam aufgebrachter Biegelast im Vordergrund stehen.