Kammsensor - Ultradünner dielektrischer Sensor zur ?berwachung von Faserverbundstoffen
Kurzfassung:
Im Rahmen des Projektes ?Kammsensor“ wird ein ultradünner dielektrischer Sensor zur ?berwachung des Produktlebenszyklus von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen entwickelt und in einen Faserverbundkunststoff integriert. Der Fokus liegt dabei auf dem Aush?rteprozess, 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 erm?glicht 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 einschr?nkt werden. Mit diesem Sensor soll in der Herstellung des Bauteils der Aush?rtevorgang überwachte werden. Au?erdem 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 ?hnlichen mechanischen Eigenschaften sehr leicht. Dieses macht sie in vielen Branchen zum Material der Zukunft. Allerdings sind die Eigenschaften stark von den Herstellungsverfahren abh?ngig. Eine ?berwachung des Herstellungsverfahrens, speziell im Bereich der Aush?rtung, ist somit ein wichtiger Bestandteil zur weiteren Verbreitung der Faserverbundstoffe. Für diese Aufgabe gibt es bereits kommerzielle dielektrische Sensoren. Diese sind allerdings so gro?, 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 ?m dick ist und somit in der Gr??enordnung von Kohlefasern liegt. Dieses führt zu der Annahme, dass die Eigenschaften des Faserverbunds durch den Sensor nicht ma?geblich beeinflusst werden. Zur ?berprüfung der tats?chlichen Eigenschaften werden mechanische Tests mit eingebetteten Sensoren durchgeführt.
Die Messung des Aush?rtevorgangs wird mit Hilfe der Impedanzspektroskopie realisiert. Die gemessene Impedanz h?ngt von der Permittivit?t der Polymermatrix ab. Diese ?ndert sich im Verlauf der Aush?rtung, so dass über die ?nderung der Kapazit?t der Grad der Aush?rtung 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.
Das Projekt Kammsensor wurde von der DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft von 2015 bis 2018 gef?rdert.