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Oral-Poster-Präsentation

Die kapazitive Wechselstrommessung zur Werkstoffcharakterisierung kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe

Dienstag (03.12.2019)
12:20 - 12:25 Uhr

Die in-situ Werkstoffcharakterisierung ist ein Werkzeug, um die Schädigungsentwicklung statisch und zyklisch beanspruchter Faserkunststoffverbunde zu unterstützen, welche großen statistischen Unsicherheiten unterworfen ist. Durch die Anwendung solcher Methoden lässt sich das Leichtbaupotential dieser Werkstoffe noch weiter ausschöpfen. Ein vielversprechender Ansatz ist die kapazitive Wechselstrommessung. Dabei fungiert der Faserkunststoffverbund mittels der Applikation zweier Elektroden als Dielektrikum eines Kondensators, dessen elektrische Kapazität messbar ist.

Kupke, Schulte und Schüler konnten an Proben aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) zeigen, dass sich die gemessene elektrische Kapazität an einem solchen Aufbau mit steigender statischer mechanischer Beanspruchung sowie mit steigender zyklischer Lastwechselzahl verringert. Die Autoren vermuten einen Zusammenhang der Rissdichte von Zwischenfaserbrüchen mit der gemessenen elektrischen Kapazität [1].

Der vorliegende Beitrag zeigt einen Einfluss des inneren Werkstoffzustandes auf die mit der kapazitiven Wechselstrommessung bestimmte elektrische Kapazität. Dazu wurden CFK Proben mit verschiedenen Porengehalten mit dieser Methode vermessen. Die dafür notwendigen Elektroden wurden durch die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) in Form einer Kupferbeschichtung auf die CFK Proben aufgebracht. Der von den elektrischen Messungen ausgehende Rückschluss auf den Porengehalt und die Werkstoffbeschaffenheit wurde durch die lichtmikroskopische Analyse einer Vielzahl von Querschliffen der Proben ermöglicht.

Die durchgeführten Arbeiten leisten einen Beitrag zur Vertiefung des Verständnisses der Einflüsse der Werkstoffeigenschaften auf die Messwerte der kapazitiven Wechselstrommessung. Das weiterführende Ziel ist dabei der Einsatz des Verfahrens zur Werkstoffcharakterisierung zyklisch beanspruchter Faserkunststoffverbunde.


[1] Kupke, M.; Schulte, K.; Schüler, R.: Non-destructive testing of FRP by d.c. and a.c. electrical methods. Z.: Composites Science and Technology. 61 (6) (2001), S. 837-847.

 

Sprecher/Referent:
Michael Rose
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Nicole Pschan
    Technische Universität Dresden
  • Dr. Otmar Zimmer
    Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
  • Ute Nimsch
    Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
  • Andrea Ostwaldt
    Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik
  • Philip Träger
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Martina Zimmermann
    Technische Universität Dresden