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Vortrag

Entwicklung und Charakterisierung hochempfindlicher Dünnschicht-Dehnungsmessstreifen bestehend aus Nickel-Kohlenstoff-Nanokompositen zur Integration in thermoplastbasierten hybriden Laminaten

Freitag (07.07.2017)
11:10 - 11:30 Uhr
Bestandteil von:


Hybride Laminate bestehend aus faserverstärkten Thermoplastfolien und metallischen Dünnblechen ersetzen sukzessive Systeme auf Duroplastbasis. Doch um alle Vorteile dieser relativ neuen Materialklasse qualitativ abzusichern, sind intrinsische Zustands-überwachungssysteme notwendig. Durch das Structural Health Monitoring (SHM) können beispielsweise zulässige mechanische Spannungen innerhalb der Verbundstruktur gemessen werden, während die Komponenten unversehrt bleiben und die Sicherheit der Komponenten verbessert wird. Zugleich reduziert das SHM die Wartungskosten aufgrund des erhöhten Automatisierungsgrades. Faserverstärkte hybride Laminate mit thermoplastischer Matrix bieten zahlreiche Vorteile gegenüber duroplastischen Laminaten, wie beispielsweise die Reduzierung der Zykluszeiten bei der Herstellung und die Weiterverarbeitung von Halbzeugen. Weitere vorteilhafte Eigenschaften sind die verbesserte Verformbarkeit, die gute Recyclingfähigkeit und die Eignung zur in-line Fertigung für die Massenproduktion.

Das Lösungskonzept zielt darauf ab, Nickel-Kohlenstoff-Nanokompositeschichten durch DC-Magnetron-Sputtern auf Polyimid-Substraten für die Anwendung als hochempfindliche und temperaturkompensierte Dehnungssensoren in hybride Laminate zu integrieren. Es wurde bereits ein geeignetes PI-Trägersubstart ermittelt, welches der Schichtabscheidung genügt und im Heißpressverfahren verarbeitet werden kann. Ebenso wurde schon ein Mosaik-Target für die PVD-Anlage entwickelt. Die generierten Ni-C-Sensorschichten wurden hinsichtlich ihrer Beschichtungsrate im PVD-Prozess, Zusammensetzung, Struktur, Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstands (TCR) und ihrem Flächenwiderstand charakterisiert. Zur Bestimmung des k-Faktors wurden mäanderförmige Dehnungsmessstreifen mittels einer Maske hergestellt und im Zugversuch charakterisiert. Zur Überprüfung der Temperaturbeständigkeit der Ni-C-Schichten bezüglich des Heißpressverfahrens wurden diese thermisch ausgelagert. Folglich wurde hierfür eine temperaturabhängige Raman- und XRD-Analyse durchgeführt. Zusätzlich wurden die Änderung des TCR- und Schichtwiderstand-Wertes bestimmt.


 

Sprecher/Referent:
Christos Karapepas
Technische Universität Chemnitz
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Daisy Nestler
    Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau
  • Dr. Daniel Wett
    Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau
  • Prof. Dr. Guntram Wagner
    Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau