Prozessmonitoring, Defektdetektion und -analyse bei der Herstellung und im Betrieb dickwandiger Faser-Kunststoff-Verbunde mithilfe zerstörungsfreier Prüfmethoden

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Daniel Leonhard von Kreutzbruck
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428323347

Um das große Potenzial von Faser-Kunststoff-Verbunden voll auszunutzen, müssen Versagensmechanismen und der Einfluss von Imperfektionen auf das Versagensverhalten verstanden werden.Der Fokus des geplanten Forschungsprojekts liegt hierbei bei der Herstellung von dickwandigen Laminaten aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit dem Hochdruck Resin Transfer Molding (HD-RTM) Verfahren und bei Untersuchungen des Einflusses von Materialimperfektionen auf die mechanischen Eigenschaften. Das IKT der Universität Stuttgart wird hierbei an der zerstörungsfreien Prüf- und Detektierbarkeit von dickwandigen Laminaten von der Herstellung bis zum Versagen forschen.Ein Ziel des IKT ist die Detektion der Fließfront im (HD-RTM) Verfahren während der Infiltration von dickwandigen, glasfaserverstärkten Laminaten mit Laminatdicken von vier bis zehn Millimeter. Hierzu soll das zerstörungsfreie Verfahren der Phased Array Ultraschallprüfung eingesetzt werden. Dabei soll insbesondere auf die sich ändernde Reflexion des Ultraschallsignals eingegangen werden. Alle Vorbereitungen und Ergebnisse werden zusammen mit dem ILK der TU Dresden abgesprochen und evaluiert. Ebenfalls soll durch das IKT der Einfluss lokaler Faserfehlstellungen und globaler Lagenwelligkeit auf die mechanischen Eigenschaften dickwandiger Laminate zerstörungsfrei evaluiert werden. Für die Detektion von Rissen und Delaminationen kommen die zerstörungsfreien Untersuchungsmethoden Luftultraschall und Ultraschall Matrix Phased Array zum Einsatz. Es soll das Ausmaß der Schädigung während der Belastung, abhängig von der Art der Imperfektionen dargestellt werden. Zusätzliche Steifigkeitsmessungen mit der Differential Time of Flight Methode erlaubt zudem eine zerstörungsfreie Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften und dient der Grundlage der Simulation der Eigenspannungen, durchgeführt am IPC der TU Hamburg.Ein weiteres Ziel des IKT ist die Untersuchung des Einflusses der Laminatdicke auf das Festigkeits- und Ermüdungsverhalten von dickwandigen Laminaten. Dies soll ebenfalls mithilfe der zerstörungsfreien Untersuchungsmethoden Luftultraschall und Ultraschall Matrix Phased Array, während statischer und zyklischer Belastung geschehen. Die Ergebnisse der Schadensdetektion dienen auch hier der Simulationsgrundlage der Berechnungen des IFL der TU Braunschweig und werden mit den Ergebnissen der Acoustic Emission abgeglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen