Um möglichem Materialversagen vorzubeugen, werden Bauteile aus Faserverbundkunststoffen im Vergleich zu Eisenwerkstoffen mit einem höheren Sicherheitsfaktor berechnet. Das muss nicht in jedem Fall so sein. Denn bereits 2024 entwickelten Forschende am Kompetenzzentrum Holz – Wood K Plus zusammen mit den Projektpartnern Audi und RAC Österreich im Projekt i3sense papierbasierte Sensoren, die eine dünnwandige Integration in die Bauteile möglich machen. Diese Sensoren überwachen die Bauteile aktiv, um bei Schädigungen der Struktur rechtzeitig zu warnen, bevor das Bauteil versagt.
Dabei war es unter anderem wichtig, dass die integrierten Sensoren auch bei dünnwandigen Bauteilen nur einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Bauteilgeometrie nehmen, um die Dimensionierung nicht zu beeinflussen. Die entwickelten papierbasierten Sensoren weisen eine Schichtdicke von nur 0,02 mm auf. Die Messmethodik basiert auf einer Widerstandsänderung, welche ohne aufwändiges Equipment durchführbar ist, um einerseits die Kosten gering und andererseits die Messung so simpel wie möglich zu gestalten.
Die Auswirkung einer mechanischen Belastung der Oberfläche, beispielsweise ein simulierter Steinschlag, zeigt sich in einer Widerstandsänderung des Sensors, die beim Bruch der Struktur zu einem Signalverlust führt und somit auf einen Defekt in der Faserverbundstruktur hinweist. Dank der Überwachung durch die Sensoren können Bauteile künftig materialsparender ausgelegt werden, ohne die Sicherheit der Komponenten zu beeinträchtigen.
Durch eine aktiven Bauteilüberwachung läss sich der Bauteilzustand exakt feststellen, so dass nicht nur das Risiko des Bauteilversagens minimiert wird. Vielmehr können auch Daten wie bisher errechnete Lebensdauerzyklen an reale Zustände angepasst werden.
Quelle und weitere Infos: Blogbeitrag
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