Werkstoffe ganzheitlich charakterisiert
Für die ganzheitliche Werkstoffcharakterisierung von Kunststoffen und Faserverbunden arbeiten drei Fraunhofer-Institute nun enger zusammen.
Die Kooperation der Fraunhofer-Institute für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, für Werkstoffmechanik IWM und für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF umfasst sowohl den wissenschaftlichen Forschungsansatz als auch die industrielle Anwendbarkeit der Lösungen. Damit erhalten Kunden ein durchgängig validiertes Konzept.
Die gebündelten Kompetenzen umfassen In-Situ Analysemethoden zur mikroskopischen und makroskopischen Schadensausbreitung, die Ableitung von Schädigungsmechanismen sowie deren Modellbildung in numerischen Material- und Versagensmodellen. Insbesondere für die Bestimmung der Rissentstehung und Rissausbreitung in Kunststoffen und Faserverbunden steht eine sehr gut validierte Methodik zur Verfügung, mit der sich die benötigten Kennwerte bestimmen lassen. Derzeit liegen für Kunststoffe und Faserverbunde keine Konzepte und Erfahrungen mit diesen Kennwerten vor, die es ermöglichen, sie zur Bauteilauslegung und -bemessung einzusetzen. Die Vorteile einer bruchmechanischen Bemessung: erhöhte Zuverlässigkeit und verringertes Bauteilgewicht.
Das Fraunhofer IWM arbeitet auf dem Gebiet der mechanismenorientierten Materialcharakterisierung und Modellierung. Mit Hilfe einer Mikroprobenprüftechnik und begleitender numerischer Simulation lässt sich die Entstehung von Rissen auf der mikroskopischen Ebene beobachten und der numerischen Simulation zugänglich machen.
Der Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer IZFP liegt auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Charakterisierung von Kunststoffen und Faserverbunden. Mittels höchstauflösender Computertomographie als Referenzverfahren können die Defektentstehungsmechanismen und Werkstoffeigenschaften im Mikrostrukturbereich analysiert werden.
Das Fraunhofer LBF charakterisiert Kunststoffe und Faserverbunde hinsichtlich deren Schwingfestigkeitseigenschaften unter realen Einsatzbedingungen. Die daraus gewonnen Kennwerte fließen in ein Konzept zur betriebsfesten Bemessung von Strukturbauteilen aus Kunststoff und Faserverbunden ein.
sk
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