Maschinentechnologie & Digitalisierung

Forschungsprojekte...

Materialkombination aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) und Metall mit integrierter Sensorüberwachung

Projektpartner:

Auf Basis der DSGVO bedanken wir uns anonymisiert bei allen Teilnehmern des Projektbegleitenden Ausschusses für die konstruktive Zusammenarbeit, Bereitstellung von Versuchsmaterialien und wertvollen Hinweise im Rahmen des Projektes.

Durch Know-how und fachliche Kompetenz haben diese Firmen wesentlich zum Gelingen des Forschungsvorhabens beigetragen.

Ziel des Forschungsprojektes:

In Zusammenarbeit mit den Forschungsinstituten ITA und ISF beteiligte sich das TFI an dem Forschungsprojekt „Materialkombination aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK) und Metall mit integrierter Sensorüberwachung“.

In diesem Forschungsvorhaben wurde eine fasergerechtere Fügetechnologie entwickelt, die die Traglast und Bruchenergie erhöht. Zudem wurde ein Schadenssensors integriert, der frühzeitig ein Bauteilversagen anzeigt und in Zukunft Maschinenschäden verhindern kann. Als Beispielanwendung diente im Projekt eine Fügestelle im Antriebsstrang einer Tuftingmaschine, welche komplexen, hochdynamischen Betriebslasten ausgesetzt ist.

Ergebnisse:

In iterativen Entwicklungsschritten wurden im Rahmen des Projekts mehrere Serien an Muster- bzw. Demonstratorbauteilen mit einer sensorüberwachten Fügestelle hergestellt. Die Herstellung erfolgte in einer eigens hierfür gefertigten Laminierform im Handlaminierverfahren. Kritische Arbeitsschritte bei der Demonstratorfertigung waren die Integration des Sensors und das Aufbringen der Trockenfaserlagen auf die Pinstruktur. Für eine spätere industrielle Fertigung hybrider überwachter Fügestellen muss hier noch Entwicklungsarbeit hinsichtlich der Prozesssicherheit geleistet werden.

 

Prinzipskizze des Multi material Joints in der Labortuftingmaschine

 

Die einzelnen Bauteile wurden am TFI auf einer Labortuftingmaschine getestet. Für die Bauteilüberwachung im Testbetrieb hat das TFI eine Art „Condition Monitoring Analyse“ erarbeitet. Auf der Basis von Schwingungssensoren konnte damit der mechanische Zustand der Fügestelle parallel zu den Signalen des Sensors in der Fügestelle überwacht werden. Im realitätsnahen Laborbetrieb konnte die Fügestelle nicht wie geplant geschädigt werden. Für die finale Testreihe mit dem Demonstrator wurden zwei identische Bauteile verwendet. Eines der Bauteile wurde vorgeschädigt, indem es auf einem Zugprüfstand kontrolliert bis zur Delamination der Fügestelle belastet wurde. Mit diesem Bauteil wurde der Zustand in der Tuftingmaschine untersucht, bei dem die Delamination eingetreten ist und die Funktion nur noch über die Pinstruktur erfolgt. Am zweiten, intakten Bauteil wurde die Eignung des Demonstrators für den Tuftingprozess untersucht.

 

Neue Verbindungsstelle aus CFK mit Sensoren

Bisherige Verbindungsstelle des Flexbeams

Projekt:

  • BMWi über die AiF / IGF 17971 N/1
  • Laufzeit: 01.12.2013 bis 30.11.2015

Danksagung:

Das IGF-Vorhaben 17971 N/1 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V. Reinhardtstraße 12 – 14, 10117 Berlin wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

 
 

Verifizierung

Ihr Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Dirk Hanuschik

Tel.: +49 (0)241 9679-145
E-Mail an Herrn Hanuschik

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