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Projekt
Einfluss, Detektion und Vorhersage von Defekten in großserientauglichen Hybridverbunden für Metall/CFK-Leichtbautragstrukturen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann; Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza; Professor Dr.-Ing. Markus Stommel
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Kunststofftechnik
Kunststofftechnik
Förderung
Förderung von 2014 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255886929
Die Erforschung neuartiger Verbindungsstrukturen bietet das Potential, den Anwendungsbereich kohlefaserverstärkter Kunststoffe zu vergrößern. Dafür müssen grundlegende Fragestellungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der geschaffenen Verbunde beantwortet werden. Diese betreffen neben der Konstruktion und Dimensionierung ebenso die Produktion der Bauteile. Dabei wurde im Vorprojekt im Rahmen des Schwerpunktprogramms 1712 gezeigt, dass qualitätskritische Defekte in hybriden Verbundelementen zwischen CFK und Insertbauteilen bereits während der Bauteilfertigung identifiziert werden müssen, da sie maßgeblich zu einer verminderten Leistungsfähigkeit des Verbundes beitragen. Diese Erkenntnis wurde im Rahmen einer sog. Effects of Defects Analyse erhoben, bei der gezielt bauteil- und materialtypische Defekte in zweidimensionale sowie einfach gekrümmte Bauteilverbunde eingebracht wurden, um durch anschließende mechanische Prüfung kritische Defekttypen zu identifizieren. Durch den Einsatz zerstörungsfreier Prüfmethoden parallel zur mechanischen Prüfung konnte das Versagensbild defektbehafteter Bauteile auf individuelle Defekttypen zurückgeführt und die Notwendigkeit ihrer Aufdeckung in der Produktion mittels Resin Transfer Moulding durch produktionsintegrierte in-Line Messmethoden aufgezeigt werden. Das Ziel des Projektes ist, aufbauend auf den Ergebnissen des Vorprojektes, eine grundlegende Entwicklungsmethodik für komplexe dreidimensionale Hybridverbundelemente zu erforschen und die Dimensionen möglicher kritischer Defekte zu ermitteln, die die Leistungsfähigkeit des Verbundes beeinträchtigen. Die Erkenntnisse fließen in einen dreistufigen Regelkreisansatz, der die Konstruktion, zerstörungsfreie Schadenscharakterisierung sowie Produktion der Hybridbauteile adressiert. Im Bereich der Konstruktion werden innovative Methoden der Bauteilgestaltung entwickelt und angewandt, um die defektbedingte Schadensausbreitung positiv beeinflussen zu können. Durch Fertigung von Bauteilen mit gezielt eingebrachten Defekten unterschiedlicher Abmessungen und Positionen lassen sich Schadensanalysen durch den Einsatz innovativer induktiver Thermografiemethoden durchführen. Daraus ergeben sich in Erweiterung zur ersten Projektperiode nicht nur kritische Defektarten sondern kritische Defektgrößen und -positionen, die während der Produktion zuverlässig erfasst werden müssen. Um dies zu ermöglichen, werden Methoden der Prozessintegration erforscht, um die Thermographie sowie die Ultraschallprüfung für die Qualitätssicherung des Hybridverbundes zu befähigen. Um den Einsatz unterschiedlicher Prüfmethoden zu ermöglichen, wird eine Datenfusionsmethode erforscht, die eine kombinierte Analyse der thermischen, akustischen sowie optischen Messtechnik aus erster Förderperiode erlaubt. Darüber hinaus fließen die Erkenntnisse aus der Schadenscharakterisierung in die Konstruktionsmethodik, um die Unempfindlichkeit des Verbundes gegenüber den Defekten und ihren Ausprägungen zu vergrößern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
