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Vortrag

Projektorientierte Integration von Dehnungsmessstreifen in kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen

Donnerstag (27.06.2019)
17:20 - 17:40 Uhr

Faserverbundwerkstoffe haben sich in den vergangenen Jahren als hervorragende Leichtbauwerkstoffe etabliert und finden mittlerweile Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie beispielsweise in der Luftfahrt, im Fahrzeugbau, im Anlagen- und Maschinenbau sowie in Sport und Freizeit. Insbesondere kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) verfügen über hohe Festigkeiten und Steifigkeiten bei einer geringen spezifischen Dichte.


Aufgrund der steigenden Nachfrage und der energie-, ressourcen- sowie kostenintensiven Fertigung von CFK-Bauteilen sind eine lange Lebensdauer und ein hohes Sicherheitsniveau erstrebenswert. Um Schäden im CFK-Bauteil frühzeitig zu detektieren, ist eine integrierte und kontinuierliche Zustandsüberwachung (Structural Health Monitoring (SHM)) erforderlich. Hierbei kommen diverse Sensoren zum Einsatz, um entsprechende Maßnahmen rechtzeitig einzuleiten.


Diese Arbeit untersucht die Integration von Dehnmessstreifen (DMS) in CFK im Hinblick auf das Verhalten unter mechanischer Belastung. Dabei wird das Vorgehen durch eine statistische Versuchsplanung (Design of Experiment (DoE)) unterstützt. Zunächst wird ein faktorieller Versuchsplan aufgestellt, um den Umfang der Versuche mit CFK-Probekörpern in Abhängigkeit von Genauigkeitsvorgaben zu bestimmen. In einem zweiten Schritt werden die normgerechten CFK-Probekörper im Autoklav-Verfahren gefertigt, wobei die DMS entweder während der Fertigung in das Bauteilinnere integriert oder nach Aushärtung an der Bauteiloberfläche befestigt werden. Unter Variation der Parameter (Sensorposition, Laminatdicke, Anzahl der Laminatschichten, etc.) erfolgt die mechanische Belastung der CFK-Probekörper sowie eine Auswertung der Belastungsanalyse. Die gewonnenen Ergebnisse werden abschließend auf ein Praxisbeispiel aus dem industriellen Umfeld angewandt.


Zusammenfassend kann eine Bewertung des Einflusses von SHM auf CFK-Bauteile getroffen und ein zukunftsorientierter Beitrag zum energie- und ressourceneffizienten Einsatz von CFK erbracht werden.

 

Sprecher/Referent:
Melanie Klein
Universität Bayreuth
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Rolf Steinhilper
    Universität Bayreuth
  • Trang Minh Do
    Universität Bayreuth