{"id":9900,"date":"2023-01-18T09:10:24","date_gmt":"2023-01-18T08:10:24","guid":{"rendered":"https:\/\/hpcfk.de\/?p=9900"},"modified":"2023-11-03T10:22:07","modified_gmt":"2023-11-03T09:22:07","slug":"insite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hpcfk.de\/insite\/","title":{"rendered":"InSiTe"},"content":{"rendered":"\t\t
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Methode zur In-Situ Erfassung von wirkzonennahen Temperaturverl\u00e4ufen f\u00fcr das laserbasierte Automated Fiber Placement\u00a0<\/strong><\/p>

Das laserbasierte Automated Fiber Placement (AFP) erm\u00f6glicht bei Verwendung von thermoplastischen Matrixwerkstoffen die in-situ Herstellung von Faserverbundstrukturen, sodass ein energieintensiver Autoklavprozess entfallen kann. Zus\u00e4tzlich ergeben sich weitere Vorteile durch eine verbesserte Recyclierbarkeit sowie stoffschl\u00fcssige Verbindungstechniken. Die Herausforderung besteht allerdings darin, dem Autoklavprozess gleichwertige mechanische Eigenschaften zu erzielen. Die F\u00fcgefestigkeit wird durch eine thermisch-mechanische Prozessf\u00fchrung, die im Idealfall auf der Kenntnis der thermisch-mechanischen Zust\u00e4nde in der F\u00fcgezone beruht, eingestellt. \u00dcber bekannte Modelle lassen sich dann die interlaminaren Festigkeiten vorhersagen, sodass zeit- und kostenintensive Pr\u00fcfmethoden minimiert werden k\u00f6nnen und ggfl. bereits im Prozess eine Nachbesserung der Qualit\u00e4t durchgef\u00fchrt werden kann. Ein Problem stellt dabei die prozessbegleitende Erfassung der Temperaturhistorie in der F\u00fcgezone dar. W\u00e4hrend die Temperatur vor und nach der F\u00fcgezone bspw. durch IR-Thermographie erfasst werden kann, ist die F\u00fcgezone durch die Konsolidierungsrolle verdeckt. In das Laminat eingebrachte Thermoelemente oder faseroptische Sensoren messen die Temperatur nur punktuell und werden ausschlie\u00dflich zur Modellvalidierung genutzt, wobei sie allerdings gleichzeitig als St\u00f6rstellen agieren und daher die Temperatur \u00fcber-, bzw. untersch\u00e4tzen. Dementsprechend existiert aktuell keine Methode, empirisches Wissen \u00fcber die Temperaturhistorie innerhalb der F\u00fcgezone im kontinuierlichen AFP-Prozess zu erlangen. Aus diesem Grund wurde in eigenen Vorarbeiten eine neue Messmethode konzipiert, bei der die Konsolidierungsrolle mit faseroptischen Rayleighsensoren ausgestattet wird. Hierdurch entsteht eine dehnungssensitive Mantelfl\u00e4che, die kontinuierlich Kontakt mit der F\u00fcgezone hat und somit die Erfassung von thermisch-mechanischen Zust\u00e4nden erm\u00f6glicht.<\/p>

Ziel dieses Projektes ist es daher, die thermisch-mechanische Sensitivit\u00e4t der Rayleigh-Sensoren, die in eine f\u00fcr das AFP typische, formadaptive Konsolidierungsrolle eingebettet werden, zu erforschen und damit die Messmethode f\u00fcr die Temperaturerfassung im laserbasierten AFP zu bef\u00e4higen. Hierzu werden experimentelle Untersuchungen zur Fasereinbettung und der sich daraus ergebenden thermischen und mechanischen Sensitivit\u00e4ten durchgef\u00fchrt. Die Erkenntnisse werden zur Kompensation von mechanischen sowie thermischen St\u00f6rgr\u00f6\u00dfen genutzt, sodass die verbleibenden Dehnungen als thermische Dehnungen vorliegen. In weiteren Untersuchungen wird eine modellgest\u00fctzte Methode zur Kalibrierung der sensitiven Konsolidierungsrolle erarbeitet, indem die thermischen Dehnungen mit den Temperaturverl\u00e4ufen in einen Zusammenhang gebracht werden. Durch die Kombination der St\u00f6rgr\u00f6\u00dfenkompensation mit der modellgest\u00fctzten Kalibrierung wird die Temperaturerfassung in einem kontinuierlichen, rollenbasierten Fertigungsprozess, wie z. B. dem laserbasierten AFP, erm\u00f6glicht.<\/p>

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F\u00f6rderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG<\/p>

Laufzeit: 2023-2025<\/p>

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