Hochfrequenzermüdung von C-Faser-Kunststoff-Verbunden (VHCFK): Entwicklung eines neuartigen Ultraschallsystems in Kombination mit zerstörungsfreien Online-Prüfmethoden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Balle; Professor Dr.-Ing. Christian Boller
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172824657

C-Faser-Kunststoff-Verbunde (CFK) werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften bzgl. Steifigkeit und Festigkeit in vielen Bereichen der Verkehrstechnik, insbesondere der Luftfahrt, zunehmend eingesetzt und ersetzen oft metallische Konstruktionswerkstoffe. Zyklisch hochbeanspruchte CFK-Strukturen mit einer angestrebten Lebensdauer von mehr als 30 Jahren werden jedoch derzeit aufgrund noch unzureichender Kenntnisse der Ermüdungseigenschaften konservativ dauerfest ausgelegt und somit nicht vollständig ausgenutzt. In diesem Antrag wird ein neuartiges Prüfsystem für Wechselbiegebeanspruchung mit einer Beanspruchungsfrequenz von f = 20 kHz für die Untersuchung des VHCF-Verhaltens von CFK entwickelt. Die hochfrequente zyklische Beanspruchung wird gleichzeitig als Ultraschallanregung zur zerstörungsfreien Online-Beobachtung der Materialermüdung genutzt, die Ultraschallantwort der CFK-Proben wird mit Luftultraschall und Laser-Vibrometrie detektiert. Zusätzlich wird die Werkstoffermüdung mit berührungslosen Mikrowellenverfahren online verfolgt. Mikroskopische Untersuchungen tragen zum Verständnis der Ermüdungsmechanismen und somit zur Beurteilung der Schadenstoleranz von CFK bei zyklischer Beanspruchung sehr hoher Lastwechselzahlen (> 108) bei.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1466: Unendliche Lebensdauer für zyklisch beanspruchte Hochleistungswerkstoffe
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Dietmar Eifler