En savoir plus
Kohlenstofffaserverst arkte Kunststoffe (CFK) weisen gegen uber konventionellen,
metallischen Konstruktionswerkstoffen eine besonders hohe spezifische Festigkeit
auf. Das macht CFK besonders f ur dynamische Anwendungen interessant, bei
denen Gewicht ein wichtiges Kriterium darstellt. Beispiele hierf ur sind der Luftfahrzeug-
und Automobilbau, in denen CFK zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Eine wichtige Voraussetzung f ur den sicheren Einsatz von CFK liegt in der Uberpr
ufbarkeit des Lagenaufbaus. Der Lagenaufbau wird durch die Orientierung und
die lokale Dicke der einzelnen Lagen bestimmt. Informationen uber die Lagenorientierung
sind z.B. f ur die Qualit atssicherung von Bedeutung, da schon kleine
Abweichungen nennenswerte Festigkeitseinbußen zur Folge haben k onnen. Auf der
anderen Seite sind Informationen uber die Lagendicke bzw. die Position der Lagen
uberg ange f ur eine lagengenaue Bearbeitung des Laminats relevant, z.B. f ur
das lagengenaue Sch aften im Rahmen der Reparatur.
In der vorliegenden Arbeit wird ein ultraschallbasierter Ansatz zur Lagenaufbau-
Analyse vorgestellt. Der Ansatz baut auf der akustischen Abbildung von nat urlich
vorkommenden Inhomogenit aten im Faser-Matrix-Verbund auf. Als Inhomogenit
aten werden in diesem Zusammengang markante Anderungen des Faservolumenanteils
im Submillimeterbereich. Bildlich handelt es sich dabei um faserreiche
Gebiete, die durch faserarme oder faserlose Gebiete bzw. Harznester voneinander
getrennt werden. Derartige Inhomogenit aten haben ublicherweise eine l angliche
und parallel zu den Fasern gerichtete Ausdehnung. Die Inhomogenit aten sind damit
ein indirekter Indikator f ur die Lagen-Orientierung und k onnen f ur diese Zwecke
instrumentalisiert werden.
Zur Bestimmung der Lagendicke dienen in der vorliegenden Arbeit periodische
Anderungen des Faservolumenanteils. An den Grenzfl achen einer Faserlage ist
der Faservolumenanteil vergleichsweise klein, nahe der Lagenmitte dagegen vergleichsweise
groß. Uber den Querschnitt eines Laminats betrachtet weist der Faservolumenanteil
somit einen periodischen Verlauf auf. Im A-Signal wird dieser als
periodische Schwingung abgebildet.
ii Kurzfassung
Wie die vorliegende Arbeit zeigt, ist es mit dem beschriebenen Ansatz m oglich,
den Lagenaufbau eines Laminats hinsichtlich Lagenorientierung und lokaler Lagendicke
zu charakterisieren und damit wichtige Erkenntnisse uber die strukturelle
Integrit at eines CFK Laminats zu gewinnen.
