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Kammsensor - Ultradünner dielektrischer Sensor zur Überwachung von Faserverbundstoffen

Kammsensor

Kurzfassung: 

Im Rahmen des Projektes „Kammsensor“ wird ein ultradünner dielektrischer Sensor zur Überwachung  des Produktlebenszyklus von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen entwickelt und in einen Faserverbundkunststoff integriert. Der Fokus liegt dabei auf dem  Aushärteprozess, der mit dieser Methodik on-line gemessen werden kann. Der Sensor kann auf Grund seiner Abmessung im Bauteil belassen werden ohne das Material zu beeinflussen. Dieses ermöglicht eine erweiterte Nutzung zum Structural Health Monitoring.

Zielsetzung:

Ziel des Projektes ist es einen dielektrischen Sensor in Faserverbundkunststoffe einzubetten, ohne dass dabei die Eigenschaften des Materials einschränkt werden. Mit diesem Sensor soll in der Herstellung des Bauteils der Aushärtevorgang überwachte werden. Außerdem soll der Sensor im Langzeitbetrieb dazu genutzt werden die Wasseraufnahme des Materials zu messen. 

Projektbeschreibung: 

Faserverbundkunststoffe bieten eine hohe Festigkeit und sind im Vergleich zu Werkstoffen mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften sehr  leicht. Dieses macht sie in vielen Branchen zum Material der Zukunft. Allerdings sind die Eigenschaften stark von den Herstellungsverfahren abhängig. Eine Überwachung des Herstellungsverfahrens, speziell im Bereich der Aushärtung, ist somit ein wichtiger Bestandteil zur weiteren Verbreitung der Faserverbundstoffe. Für diese Aufgabe gibt es bereits kommerzielle dielektrische Sensoren. Diese sind allerdings so groß, dass sie die mechanischen Eigenschaften des Materials signifikant beeinflussen. Der im Rahmen dieses Projektes entwickelte Sensor soll aus einem flexiblen Substrat bestehen, welches nur wenige µm dick ist und somit in der Größenordnung von Kohlefasern liegt.  Dieses führt zu der Annahme, dass die Eigenschaften des Faserverbunds durch den Sensor nicht maßgeblich beeinflusst werden. Zur Überprüfung der tatsächlichen Eigenschaften werden mechanische Tests mit eingebetteten Sensoren durchgeführt. 

Die Messung des Aushärtevorgangs wird mit Hilfe der Impedanzspektroskopie realisiert. Die gemessene Impedanz  hängt von der Permittivität der Polymermatrix ab. Diese ändert sich im Verlauf der Aushärtung, so dass über die Änderung der Kapazität der Grad der  Aushärtung bestimmt werden kann. Zur Verifikation der Impedanzspektroskopie werden etablierte Verfahren wie die Differential Scanning Calorimetry (DSC) und Dynamic Mechanical Analysis (DMA) angewandt.

 

Partner:  Faserinstitut  Bremen e.V.

 

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Martina Hübner
IMSAS, NW1, Raum O1050
Tel: +49 421 218 62 618
E-mail: mhuebnerprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de

Prof. Dr.-Ing. Walter Lang 
IMSAS, NW1, Raum O2120
Tel: +49 421 218 62602
E-mail: wlangprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de 

 

Das Projekt Kammsensor wurde von der DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft von 2015 bis 2018 gefördert.

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Aktualisiert von: L. Reichel