Integrierbare textilbasierte Dehnungssensoren für das Load-Monitoring dynamisch beanspruchter CFK-Bauteile

摘要

Die effiziente und kontinuierliche Strukturüberwachung von Leichtbaukomponenten stellt eine Herausforderung im Verbundwerkstoffbereich dar. Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen werden in sicherheitsrelevanten Anwendungen, wie in der Luftfahrt oder im Automobilbereich, oft überdimensioniert ausgelegt. Damit wird das nur unvollständig ergründete Materialverständnis der Resttragfähigkeit, die durch Alterung, Überlastungen und die Beanspruchungshistorie während der Bauteilnutzungsdauer reduziert wird, bisher bei der Konstruktion berücksichtigt. Etablierte Verfahren zur Strukturüberwachung sind zur unmittelbaren Integration in Verbundwerkstoffe aus mess- wie auch prozesstechnischer Sicht nur unter erheblichem Mehraufwand und mit Funktionseinbußen geeignet. Konventionelle oberflächig applizierte Dehnungsmessstreifen sind z. B. aufgrund der oberflächigen Applikation gegenüber Umwelteinflüssen anfällig und für langzeitzuver-lässige Messungen in Feldversuchen ungeeignet. Zudem stellen Bauteile aus elektrisch leitfähigen carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) besondere Anforderungen an die elektrische Isolation der Sensoren zur unmittelbaren Integration in derartige hochbelastbare Bauteile aus jedoch intrinsisch elektrisch leitfähigen Verbundwerkstoffen.