Sensoren bringen Intelligenz in Faserverbundkunststoffe

Experten des SKZ in Halle (Saale) entwickeln gemeinsam mit Partnern „intelligente“ Bauteile aus Faserverbundkunststoffen.

Der Fokus der Entwicklung „intelligenter“ Bauteile aus Faserverbundkunststoffen liegt auf der Verwendung von kostengünstigen, eigens entwickelten Filament-Sensoren auf Basis sogenannter pseudoelastischer Formgedächtnislegierungen im Material. Mit neuartigen, kosteneffizienten Sensoren im Material könnten beispielsweise Rotoren von Windkraftanlagen während des Betriebes überwacht werden.

„Feine Sensor-Drähte könnten bei der Herstellung des Bauteils für ein Rotorblatt durch uns direkt in die Faserverbundstruktur eingebracht werden. Durch die elektrische Widerstandsänderung im Sensor bei einer höheren Belastung des Rotorblatts kann die Dehnung bestimmt und die Anlage somit überwacht werden“, erläutert Dr. Jana Fiedler, Leiterin der Arbeitsgruppe Composite beim SKZ in Halle (Saale), das Prinzip.

Diese Sensoren sind das Spezialgebiet des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU in Chemnitz. Sie ermöglichen eine lastgerechte Auslegung der Rotorblätter und schließlich auch eine zerstörungsfreie Prüfung der Bauteile. Das SKZ, dessen Mitarbeiter Technologien in der Herstellung von Faserverbundkunststoffen erforschen, untersucht, wie die speziellen Sensoren mit der Faserverbundstruktur verbunden werden können und was bei der Materialauswahl zu beachten ist.

Von der Projektgruppe des Fraunhofer IMWS in Halle (Saale) werden die hergestellten Muster schließlich getestet und analysiert, um die Qualität des Messsignals bewerten zu können. Im mitteldeutschen Forschungsprojekt EFFI-Sens arbeiten die Kunststoffexperten des SKZ mit den Wissenschaftlern der Fraunhofer-Institute zusammen.

Auf der Grundlage dieser Innovation könnten Bauteile aus sensorierten Faserverbundkunststoffen auch in anderen Industriebereichen lastgerecht ausgelegt und gleichzeitig zerstörungsfrei geprüft sowie kontinuierlich überwacht werden. Hohe Kosteneffizienz und Sicherheit sind so auch bei einer steigenden Kundennachfrage nach individuellen Komponenten und der damit verbundenen Variantenvielfalt beherrschbar.

Entsprechend groß ist das Interesse aus der Wirtschaft. In einem projektbegleitenden Ausschuss wirken Unternehmen aus Thüringen, Sachsen und Sachsen-Anhalt mit, die faserverstärkte Kunststoffe weiterverarbeiten oder Bauteile und Baugruppen aus diesen Werkstoffen einsetzen. Dazu gehören der Kunstflugzeug-Hersteller Xtremeair und die FVK Faserverstärkte Kunststoffe Dessau.

sk