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EFFI-Sens: Kosteneffiziente Filamentsensoren

Wirtschaftliche Zustandsüberwachung von Leichtbaustrukturen aus faserverstärkten Kunststoffen mit kosteneffizienten Filamentsensoren auf Basis von pseudoelastischen Formgedächtnislegierungen

Ziel des Projektes ist es, kostengünstige und langlebige Sensoren zur gezielten Dehnungserfassung bereitzustellen und so Leichtbaustrukturen aus FVK zu überwachen.

Ein großes Lösungspotential bieten Filamentsensoren auf der Basis von Formgedächtnis-legierungen (FGL). Mit ihrer hohen Standfestigkeit gegenüber zyklischer Dauerbelastung bei gleichzeitig hoher elastischer Dehnbarkeit (bis 3 %) sowie einer dem DMS ähnlichen messtechnischen Umsetzbarkeit vereinen sie gleich mehrere Vorteile gegenüber anderen Systemen. Neben offenen Fragestellungen in Bezug auf das generelle physikalische Verständnis für die Funktionsweise eines entsprechenden FGL-Filamentsensors in einer FVK-Struktur (Anbindung, Eigenspannungen, Materialauswahl, etc.), müssen vor allem anwendungsbezogene Fragestellungen, wie die Konzeption und Umsetzung von konkreten Messelementen, deren Integration und das Handling während der FVK-Fertigung sowie die Messgenauigkeit unter Einsatzbedingungen eingehend untersucht werden.

Damit soll diese neuartige Variante, Sensoren in FVK-Strukturen einzubringen, einem breiten Anwendungsspektrum - zunächst im Rahmen von überwiegend manuell gefertigten FVK-Leichtbaustrukturen - zugänglich gemacht werden. Der Kostenvorteil gegenüber bestehenden Lösungen beträgt schätzungsweise 80 % gegenüber faseroptischen Sensoren. Diese Kostenreduktion ermöglicht erstmals auch der vorwiegend kleinen und mittelständisch (KMU) geprägten FVK-Industrie ihre Produkte mit innovativen Sensorsystemen auszustatten, so ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und damit einen Mehrwert und wirtschaftlichen Vorteil zu erzielen. Die Ergebnisse sollen durch entsprechende Transfermaßnahmen vor allem Sportgeräteherstellern, dem Schienenfahrzeug- und Rohrleitungsbau, Rotorblattherstellern, Rotorblatt-Servicefirmen, dem Kleinflugzeugbau, Caravan- und Trailerherstellern sowie Automobilzulieferern zugänglich gemacht werden.

Das Projekt wird als IGF-Vorhaben 19610 BG der Forschungsvereinigung FSKZ e.V. über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung  und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert und gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und dem Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS durchgeführt.