Evaluation of hydrothermal aging of continuously fibre-reinforced thermoplastics and development of an ultrasonic measurement system for non-destructive characterization of the state of aging for structural health monitoring and remaining life-time predictions.

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Bernd Henning; Professor Dr.-Ing. Elmar Moritzer
• Subject Area: Measurement Systems ; Polymer Materials
• Term: from 2014 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 260306237

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Erkenntnisse, die in den ersten beiden Projektjahren für homogene Polymere gewonnen wurden, auf endlosfaserverstärkte Kunststoffe übertragen werden. Ziel ist, die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Faserverbundkunststoffen auf Basis akustisch bestimmter Kenngrößen, und damit zerstörungsfrei, zu ermöglichen. Dabei wird insbesondere auch die alterungsbedingte Änderung dieser Eigenschaften betrachtet.Zunächst wird, unterstützt von experimentellen Ergebnissen, ein mathematisches Modell der Zusammenhänge mechanisch und akustisch bestimmter Kenngrößen formuliert und anschließend validiert. Dabei werden insbesondere auch molekulare Effekte (z.B. Depolymerisation) berücksichtigt. Dieses Modell dient der zerstörungsfreien Charakterisierung des aktuellen Materialzustandes. Die Experimente erfolgen an künstlich gealterten Proben mit unterschiedlicher Konfiguration (Anzahl Gewebelagen, Faserorientierung und -bindung, Matrixmaterial etc.). Des Weiteren wird das zeitabhängige Alterungsverhalten anhand entsprechender Kenngrößen und unter Berücksichtigung der Probenkonfiguration modelliert, um eine mathematische Basis für die Prädiktion des Alterungsverlaufes sowie zukünftig auch der Restlebensdauer des Materials zu bilden.Mögliche Praxisanwendungen bestehen in der zerstörungsfreien Prüfung von (verbauten) Komponenten, die sowohl offline (nach festgelegten Wartungsintervallen) als auch online (quasi-kontinuierlich) erfolgen kann. Speziell für sicherheitsrelevante Anwendungen, beispielsweise im Flug- und Fahrzeugbau, ist dies von großer Bedeutung.

• DFG Programme: Research Grants