Eingebettete multifunktionale Sensoren zur Steuerung des Aushärteprozesses von Faserverbunden

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Dietzel; Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Kunststofftechnik ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397053684

Eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung von Hochleistungsfaserbunden ist die lokale Beobachtung des mit dem Bauteil entstehenden Materials über eingebettete Sensoren mit der Zielstellung einer weiteren Gewichtsreduktion über eine noch bessereMaterialausnutzung. Neuartige, ultradünne, mikrotechnische Sensoren werden benötigt um den Aushärteprozess zu beobachten und möglichst sogar zu steuern. Es darf ein signifikanter Einfluss auf die Maßhaltigkeit und die mechanischen Eigenschaften übergesteuerte Aushärteprozesse erwartet werden. Darüber hinaus könnten solche strukturkonformen Sensoren im Betrieb eingesetzt werden um Schäden durch Grenzlastfälle früher zu erkennen und zielgerichtete Wartungsintervalle und Wartungsarbeiten zu initiieren.Eine wichtige Voraussetzung ist jedoch, dass die Sensorik den Faserverbund selbst nicht schwächt. In einem ersten Ansatz sollen in dem Projekt Sensorsubstrate verwendet werden, die sich im Aushärteprozess weitestgehend auflösen und dadurch die potentielleMaterialschwächung minimieren. Jenseits dieses Ansatzes wäre es jedoch ausordentlich zu begrüßen, wenn die Substrate dereingebetteten Sensoren sogar zu einer Steigerung der mechanischen Eigenschaften beitragen, also sozusagen multifunktional agieren.Amorphe Thermoplaste werden schon jetzt in duromeren Faserverbunden zur Erhöhung der Schlagzähigkeit eingesetzt. Ein Kernidee des Projektes ist es nun, derartige Thermoplaste in Form ultradünner Folien als Sensorträgersubstrate einzusetzen. Mit den mikrotechnischen Sensoren auf diesen Substraten soll Temperatur,Dehnung und Impedanz erfasst werden um damit den Aushärteprozess zu beobachten und letztendlich zu steuern. Die sensorbasierte Beobachtung des inneren Bauteilzustandes imAushärteprozess führt zu einer Optimierung des Produktionsprozesses, kürzeren Prozesszeiten und einer deutlich verbesserten Qualitätskontrolle

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen