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Skiprüflabor

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Grundvoraussetzung für die Untersuchung des Zusammenspiels von Ski-Bindungs-System und Schnee ist die exakte Beschreibung der mechanischen, chemischen, morphologischen und thermischen Eigenschaften der Einzelkomponenten. Zu diesem Zweck haben wir verschiedene Prüfstände und Messgeräte zur Skivermessung entwickelt.

 

Mechanische Eigenschaften von Skis und Snowboards

Biegetest

Mit dem Biegetest (Abb. 1) untersuchen wir, wie sich Skiaufbau und -geometrie sowie Bindungen und Plattensysteme auf Biegesteifigkeit und Biegeform auswirken.

 

Messaufbau

Der Ski wird vorne und hinten frei beweglich auf zwei Rundstählen gelagert. Die Kraft wird über einen elektromechanischen Linearantrieb aufgebracht, bis ein vorgegebener Wert erreicht wird. Die Skidurchbiegung wird an der Position der Kraftaufbringung gemessen. Vor und nach der Belastung wird die Form des Skis (Verschiebung) mit einem Laser abgetastet und registriert. Die Messung kann sowohl mit als auch ohne Bindung erfolgen.

Messergebnis

Die Biegeprüfung liefert neben dem nach DIN ISO 5902 definierten Biegekennwert auch die Biegelinie (Form des belasteten Skis) im belasteten und unbelasteten Zustand, woraus die Biegesteifigkeitsverteilung abgeleitet wird. Durch die kontinuierliche Aufzeichnung von Kraft und Verschiebung können wir auch die Linearität der Skisteifigkeit prüfen. Die statistische Streuung des Biegekennwertes von nacheinander durchgeführten Messungen liegt unter 1.5 %.

 

Torsionstest

Mit dem Torsionstest (Abb. 2) untersuchen wir, wie sich Skiaufbau und -geometrie sowie Bindungen und Plattensysteme auf die Torsionssteifigkeit auswirken.

Messaufbau

Während des Tests wird der Ski an der Skischaufel und am Skiende drehbar gelagert und im Bereich der Skimitte fix eingespannt. Zur Torsion wird ein Drehmoment aufgebracht, bis ein vordefinierter Wert oder auch ein bestimmter Verdrehwinkel erreicht wird. Drehmoment und Verdrehwinkel werden kontinuierlich elektronisch erfasst. Die Messung kann mit und ohne Bindung durchgeführt werden.

Messergebnis

Ausgegeben wird der Torsionskennwert gemäss DIN ISO 5902. Durch die kontinuierliche Aufzeichnung kann auch die Linearität der Torsionssteifigkeit überprüft werden. Die statistische Streuung des Torsionskennwertes bei nacheinander durchgeführten Messungen liegt unter 1.5 %.

 

Flächendruckverteilung

Über die Flächendruckverteilung (Abb. 3) wird getestet, wie sich Skiaufbau und -geometrie sowie Bindungen und Plattensysteme auf die Druckverteilung auswirken. Aber auch die Paarung von Skis und die Veränderung der FDV während der Saison lassen sich so untersuchen.

Messaufbau

Herzstück des Gerätes ist eine mit 6 (quer) x 26 (längs) DMS-Kraftaufnehmern bestückte Sensorfläche. Das zu messende System wird auf die Fläche gelegt und mithilfe eines Elektromotors belastet. Die Kraft (max. 600N) wird senkrecht zur Sensorfläche aufgebracht. 

Messergebnis

Die Kraftverteilung unter der Lauffläche (1D oder 2D) wird dabei gemessen. Unter Einbezug der Sensorabstände können auch Druckwerte ausgegeben werden. Für Wiederholungsmessungen des gleichen Systems liegt die Streuung der lateral aufsummierten Kraftwerte (jeweils 6 Sensoren) unter 1 %.

 

Kantendruckverteilung

Mithilfe dieses Geräts wird die Kantendruckverteilung (Abb. 4) eines Skis auf verschieden harter Schneeunterlage bei verschiedenen Aufkantwinkeln gemessen. Dabei kann die Durchbiegung des Skis auf verschiedenen Schneeunterlagen gemessen werden. Dadurch kann man die Eigenschaften von verschiedenen Skis oder Ski-Platte-Bindungssystemen vergleichen.

Messaufbau

Der Ski wird mit einem frei wählbaren Winkel aufgekantet bis eine vordefinierte Einleitungskraft erreicht ist. Die Verformung und die Widerstandskraft des Schnees werden dabei über 15 bewegliche Lagerungspunkte nachgebildet. Über einen Regelkreis stellen sich Kraft und Verformung an den Lagerungspunkten gemäss dem mathematischen Modell des Kraft-Verformungsgesetzes des Schnees ein. Ist die Einleitungskraft vollständig und gemäss Modell auf die Lagerungspunkte verteilt, erfolgt die Messung der Kantendruckverteilung via DMS. Über eine Parametrisierung des Schneegesetzes können unterschiedliche Pistenhärten simuliert werden.

Messergebnis

Ausgegeben werden die Kantendruckverteilung und die Skiverformung (Biegung und Torsion).

 

Schwingungsverhalten

Mithilfe von erzeugten Schwingungen im Ski kann untersucht werden, wie sich Skiaufbau und -geometrie, Bindung und Plattensystem sowie Paarung von Skis auf das Schwingungs-/Dämpfungsverhalten (Abb. 5) auswirken. Dabei wird sowohl der Einfluss der Temperatur als auch neuer Werkstoffe auf das Schwingungsverhalten untersucht.

Messaufbau

Der Ski wird dabei in eine Haltevorrichtung gespannt. Nachdem er in Schwingung gebracht wird, messen einzelne befestigte Beschleunigungssensoren die Schwingung im Ski. Durch die Verschiebung der Haltevorrichtung können unterschiedliche Schwingungsverhalten des Skis gemessen werden.

Messergebnis

Die gemessenen Signale (Rohdaten) der Beschleunigungssensoren werden zur Findung der Eigenschwingungsgrössen benutzt. Dabei kann die Eigenschwingungsformen und die Modale Dämpfung zu jeder Eigenfrequenz des Skis (Biege- und Torsionsfrequenz) bestimmt werden. Die Streuung liegt unter 1 % für die ersten 4 Eigenfrequenzen und unter 5 % für den Dämpfungskoeffizienten der ersten 2 Eigenfrequenzen.

 

Belagseigenschaften

Benetzbarkeit

Mit der Benetzbarkeit (Abb. 6) wird das Verhalten von Flüssigkeiten beim Kontakt mit verschiedener Belagsoberfläche gemessen und verglichen. Dabei kann der Einfluss verschiedener Wachstypen, Polymertypen und Oberflächenrauheit auf die Benetzbarkeit untersucht werden.

Messaufbau

Der Winkel zwischen einem Wassertropfen und der Belagsoberfläche wird während der Benetzung (Fortschreitwinkel) und der Entnetzung (Rückzugswinkel) gemessen. Je grösser der Winkel, desto schlechter benetzbar ist der Ski. Der aufgetragene Wassertropfen wird gefilmt und über eine Bildverarbeitungssoftware ausgewertet.

Messergebnis

Ergebnis der Messung ist der dynamische Randwinkel (Fortschreit- und Rückzugswinkel) des Probenmaterials. Die Standardabweichung der Messungen liegt unter 2 %.

 

Eindringwiderstand (Härte)

Um verschiedene Wachs- und Belagstypen zu vergleichen, wird auch der Eindringwiderstand (Härte) gemessen.

Messaufbau

Dafür wird ein halbkugelförmiger Indenter in den Belag getrieben und das Eindringverhalten in Polyethylen mit hoher Auflösung festgehalten. Die aufgebrachte Kraft zeichnen wir mit einem piezokeramischen Sensor kontinuierlich als Funktion der Eindringtiefe auf.

Messergebnis

Ausgegeben wird die Kraft als Funktion der Eindringtiefe und, als Vergleichsparameter der Belagshärte, der Kraftwert bei 10 mm Eindringtiefe.