DFG Projektnummer:

260306237

Vollständiger Projekttitel:

Ermittlung des hydrothermischen Alterungsverhaltens endlosfaserverstärkter Thermoplaste und Entwicklung eines ultraschallbasierten Messsystems zur zerstörungsfreien Charakterisierung des Alterungszustands für die Komponentenüberwachung und Restlebenszeitprädiktion

Kurzfassung:

Basierend auf der Erweiterung des grundlegenden Materialverständnisses endlosfaserverstärkter Thermoplaste insbesondere bezüglich ihres Alterungsverhaltens, soll im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens ein ultraschallbasiertes Messsystem zur zerstörungsfreien Charakterisierung des Alterungszustands entwickelt werden.

Materialspezifisch werden die Einflussgrößen Temperatur und Feuchtigkeit sowie der Grad der Vorschädigung untersucht. Es werden die unterschiedlichen Arten der Schädigung und ihr Einfluss auf die mechanischen Werkstoffkennwerte ermittelt. Weiterhin wird basierend auf dem erarbeiteten Materialverständnis der Zusammenhang zwischen akustisch- und mechanisch-charakterisiertem Alterungszustand bestimmt, um daraus Ansätze zur Inline-Restlebensdauerprädiktion mittels zerstörungsfreier Prüfung zu entwickeln.

Dazu werden in mehreren Arbeitsschritten die durch die Alterung auftretenden physikalischen und chemischen Materialveränderungen ermittelt und charakterisiert. Parallel wird eine Datenbasis mit mechanischen (Zugfestigkeit, E-Modul, Schlagzähigkeit) und akustischen Materialkennwerten (richtungs- und frequenzabhängige Schallgeschwindigkeiten bzw. Dämpfung, etc.) aufgebaut. Auf Grundlage dieser Datenbasis wird ein Modell erstellt, welches eine Verknüpfung des zerstörungsfrei ermittelbaren akustisch charakterisierten Alterungszustands mit dem nur durch zerstörende Prüfungen ermittelbaren mechanischcharakterisierten Alterungszustand ermöglicht. Die anhand dieses Forschungsantrags gewonnenen Erkenntnisse können als Grundlage dienen, den Einsatz von endlosfaserverstärkten Thermoplasten in sicherheitsrelevanten Serienanwendungen, wie z.B. dem Automobilbereich, zu steigern bzw. ein breiteres Anwendungsspektrum endlosfaserverstärkter Thermoplaste zu ermöglichen.

Kooperationspartner:

Prof. Dr.-Ing. Elmar Moritzer (Kunststofftechnik Paderborn, Universität Paderborn) 

Projektlaufzeit:

2014 bis 2016