Der Bundesexzellenzcluster Merge der TU Chemnitz präsentiert in Zusammenarbeit mit dem Leichtbauzentrum der BMW Group vom 30. bis 31. Oktober 2018 auf der diesjährigen International Conference and Exhibition on Thermoplastic Composites (ITHEC) in Bremen Lösungen für die temperaturabhängige Versagensanalyse von faserverstärkten Thermoplasten für Automobilanwendungen.
„Die Wirkung des Temperaturbereichs auf thermoplastisches Material wurde bisher stark unterschätzt.“
(Norbert Schramm, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Forschungscluster Merge)
Seine Untersuchungen sollen nun dazu beitragen, bessere Vorhersagen zum Temperaturverhalten thermoplastischer Faserkunststoffverbunde zu treffen, was schlussendlich einen Zugewinn an Sicherheit für Anwender bedeutet.
Für die Versagensanalyse untersuchten die Forscher glas- und kohlenstofffaserverstärktes Polyamid 6 sowie Polyphthalamid mit einer Kohlenstofffaserverstärkung. Im Temperaturbereich von -30 bis +85°C wurden Zug-, Druck und Schubbelastungen sowie verschiedene Spannungskombinationen aus Zug- und Schubbelastungen sowie Druck- und Schubbelastungen untersucht.
„Die Ergebnisse machen deutlich, dass die faserdominanten mechanischen Eigenschaften des Verbundes, beispielsweise Zugsteifigkeit und -festigkeit in Faserrichtung, innerhalb des untersuchten Temperaturbereichs nur geringfügig beeinflusst werden. Eine deutlich höhere Temperaturbeeinflussung wurde bei den matrixdominanten Eigenschaften quer zur Faser fest gestellt.“
(Norbert Schramm, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Forschungscluster Merge)
Dieses Ergebnis führt der Forscher auf das bereits bekannte ausgeprägt temperaturabhängige Verhalten des thermoplastischen Matrixwerkstoffs zurück, der die Fasern stützt und fixiert sowie die Kräfte zwischen den Fasern überträgt. Dank der Studie können nun bessere Vorhersagen zum Verhalten des Materials in verschiedenen Temperaturbereichen gemacht werden.
Der Wissenschaftler wird die Erkenntnisse der Untersuchungen auf der Fachtagung ITHEC im Vortrag „Temperature-dependent failure analysis of fibre-reinforced thermoplastics for automotive application“ am 30. Oktober 2018 im Rahmen der Session A: Automotive 1 präsentieren.
Bild oben: Prof. Lothar Kroll, Koordinator des Bundesexzellenzclusters Merge (l.), und Norbert Schramm, Wissenschaftlicher Mitarbeiter, im Gespräch zu einem sogenannten Pkw-Dachspriegel. Das Karosseriebauteil ist aus faserverstärktem Thermoplast in Leichtbauweise gefertigt. (Quelle: TU Chemnitz / Diana Schreiterer)
Quelle und weitere Infos: TU Chemnitz
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