Skip to main content

VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG VON MATERIALEIGENSCHAFTEN DER INTERFACESCHICHT BEI FASER-MATRIX-SYSTEMEN


Kurzfassung

Die vorgeschlagene Erfindungsidee beinhaltet ein Testverfahren zur Ermittlung von repräsentativen und reproduzierbaren Materialeigenschaften für die Interfaceschicht von Faserverbundwerkstoffen. Insbesondere soll die Möglichkeit geschaffen werden, mit Hilfe von MEMS auch industriell hergestellte Bauteile aus Faserverbundwerkstoffen zu testen. Durch einen hohen Automatisierungsgrad sollen darüber hinaus Auswertezeiten verkürzt und der Prüfprozess erleichtert werden. Es werden quasistatische Kurz- und Langzeittests sowie dynamische Ermüdungsversuche mit Zug-, Druck- und Scherbeanspruchungen durchgeführt.


Hintergrund

Bisher erfolgt die Ermittlung der Eigenschaften der Interfaceschicht hauptsächlich durch den Single-Fiber-Fragmentation Test (SFFT). Er bewertet die Qualität der Interfacebeschaffenheit anhand der Länge von Faserbruchstücken, die bei einer gezielten Beanspruchung im Faser-Matrix-Verbund entstehen. Um die Interaktion benachbarter Fasern miteinzubeziehen, wird auch eine Weiterentwicklung des SFFT in den Multi-Fiber-Fragmentation Test angewendet.


Bilder & Videos


Lösung

Der neue Ansatz besteht in der Anwendung von MEMS (micro electro mechanical system) zur Bestimmung der Materialeigenschaften der Interfaceschicht. Es werden zwei Bereiche (MEMS und experimentelle Materialwissenschaft) kombiniert mit dem Ziel bisherige Testverfahren vollständig zu ersetzen. Dadurch werden robuste und reproduzierbare Versuche als Standardversuche für Faser-Matrix-Kombinationen zur Bestimmung der Interfaceeigenschaften etabliert und die Streuung der Messergebnisse deutlich reduziert.


Vorteile

Die bisher bekannten Lösungen benötigen einen hohen finanziellen, technologischen und personellen Aufwand. Die Probekörper müssen separat angefertigt werden, einzelne Fasern (z.B. Kohlenstofffasern mit einem Durchmesser von 7 µm) werden in entsprechenden Gussformen fixiert und mit Matrixwerkstoffen ausgefüllt. Durch Nutzung eigens anzufertigender Probekörper können andere Herstellungseinflüsse als bei industriell hergestellten Faserverbundwerkstoffen vorliegen, wodurch die Übertragbarkeit der Ergebnisse schwierig ist. Weiterhin sind sehr große Streuungen der Interfacematerialeigenschaften in der Literatur dokumentiert. Bisherige Versuche zur Ermittlung der Interfaceeigenschaften benötigen hochauflösende Mikroskope mit sehr großem Platzbedarf und langen Analysezeiten.


Anwendungsbereiche

Die Entwicklung und Herstellung von Faserverbundwerkstoffen gewinnt in vielen Wirtschaftsbereichen (Automobilindustrie, Bauindustrie, Medizintechnik, Konsumgüter) immer mehr an Bedeutung, um leichtere, festere und kostengünstigere Produkte herstellen zu können. Dabei sind im Vorfeld und bei der Produktentwicklung verschiedene Tests sowie Qualitätskontrollen notwendig. Diese können mit dem erfindungsmäßen Verfahren einfacher, kostengünstiger und schneller durchgeführt werden.


PATON | Patentmanagement Thüringer Hochschulen

Sascha Erfurt
03677 69 4569
sascha.erfurt@tu-ilmenau.de
www.paton.de
Adresse
Langewiesener Str. 37
98693 Ilmenau



Entwicklungsstand

Demonstrationsexemplar


Patentsituation

  • DE 10 2015 210 604 anhängig

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr