Intrinsisch überwachte Kohlenstofffaserverbunde durch Nutzung elektrischer Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447112612

Das Forschungsprojekt "Intrinsisch überwachte Kohlenstofffaserverbunde" beschäftigt sich mit dem Zusammenwirken von elektrischen und mechanischen Eigenschaften von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen zum Zwecke der Zustandsüberwachung. Es wird die Hypothese verfolgt, dass sowohl Bauteildehnungen als auch Strukturschädigungen in Kohlenstofffaserverbunden mithilfe elektrischer Messtechniken erfasst werden können. Dadurch kann statt dedizierten Sensoren das lasttragende Material selbst zur Belastungsmessung genutzt werden und somit zu einer Integration von sensorischen Funktionen mit hoher Materialkonformität führen. Elastische Bauteildehnungen führen durch Formänderungen und piezoresistive Effekte zu einer reversiblen Änderung des elektrischen Widerstands. Faserrisse und Delaminationen können durch irreversible Änderungen der elektrischen Pfade beobachtet werden. Die Eignung der Kohlenstofffaser als Sensor hängt maßgeblich davon ab, ob sie gestreckt vorliegt. Ondulationen führen zu einer deutlichen Minderung und Streuung der sensorischen Eigenschaft. In diesem Projekt wird daher erstmals die Pultrusion als Fertigungstechnologie für kohlenstofffaserbasierte Dehnungssensoren vorgeschlagen. Die Pultrusion ist aufgrund ihrer prozessinhärenten Vorspannung auf die sensorisch wirksamen Kohlenstofffasern eine vielversprechende Technologie zur Herstellung von Dehnungssensoren. Das Ziel ist, ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von integrierbaren Dehnungssensoren auf Basis von Kohlenstofffasern zu erstellen. Die auf diese Art hergestellten Sensoren werden im Anschluss in Glas- und Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe integriert und auf Ihre erreichbare Genauigkeit zur Dehnungsmessung überprüft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen