Magnetoelastische Sensoren für die Überwachung von mechanischen Verformungen an der Grenze Faser-Matrix in Verbundwerkstoffen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines auf einer Kohlenstofffaser aufbauenden magnetoelastischen Sensors, um ortsaufgelöst Spannungen und Dehnungen in einem Faserverbundwerkstoff zu erfassen. Im Rahmen der ersten Förderperiode stellte sich heraus, dass das Vorhaben, insb. was die Fertigungstechnologie anbelangt, sehr anspruchsvoll ist. Dies führte dazu, dass die Beteiligten aufgefordert wurden, innerhalb einer einjährigen Verlängerung die noch offenen Fragen zu klären. Die größte ungelöste Fragestellung des ersten Antragszeitraumes war, ob Kriecheffekte im Sensor den Einsatz bei Wechsellast unmöglich machen. Dass dies nicht der Fall ist, konnte durch Herstellung von Schichtsystemen auf Kohlenfasern und deren Untersuchung in Zugversuchen nachgewiesen werden. Ein weiterer Schwerpunkt ist eine Technologieverbesserung zur Erhöhung der Schichthomogenität unter Nutzung eines im Rahmen dieses Vorhabens von einer Fremdfirma entworfenen und gefertigten Faser-Rotationssystems. Bedauerlicherweise kam es hier zu starken Zeitverzögerungen, so dass letztlich keine Sensoren innerhalb des Projektzeitraums für die Charakterisierung zur Verfügung standen. Weitere Schwerpunkte waren die Entwicklung eines Verfahrens zum Herauslösen von Einzelfasern aus Kohlenstofffaserbündeln und die Entwicklung eines Verfahrens zur Wärmebehandlung von Fasern nach der Beschichtung. Die nach wie vor bestehenden Herausforderungen bei der Herstellung und Kontaktierung zeigen, dass sich der Sensor nicht in Arrayform zum Großeinsatz eignet. Ein Einsatz in Einzelexemplaren in Versuchsmustern erscheint jedoch vielversprechend.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Analyses of Sensor Films on a Carbon Fibre. In: Journal of Materials Science and Engineering 4 (2010), 9, S. 20–27
Wielage, B.; Gatzen, H. H.; Mäder, Th.; Nestler, D.; Belski, A.
- Verfahren zur Vereinzelung von Kohlenstofffasern aus Rovings. In: Wielage, B. (Hg.): Tagungsband zum 15. Werkstofftechnischen Kolloquium, Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen, Chemnitz, 47, 2012
Mäder, Th.; Nestler, D.; Scheffler, S.; Wielage, B.
