Verbundwerkstoffe sind Werkstoffe aus zwei oder mehr verschiedenen Materialien. Was sie so spannend macht, erläutert Dr. Matthias Kabel, Teamleiter »Leichtbau und Dämmstoffe« am Fraunhofer ITWM: »Verbundwerkstoffe haben andere Eigenschaften als ihre einzelnen Komponenten; darum ist es schwieriger, ihr Verhalten vorherzusagen. Dies gilt insbesondere für Bauteile aus faser- und partikelverstärkten Kunststoffen, denn ihr mechanisches Verhalten ist abhängig von der Geometrie, also von Orientierung, Volumenanteil und Länge der Fasern.«
Materialkarten für Verbundwerkstoffe
Da das makroskopische Verhalten von der Mikrostruktur der Materialien abhängt, werden zunächst für verschiedene Geometrien Materialkarten per Simulation ermittelt. Hierfür wird die Software FeelMath eingesetzt. In der Bauteilsimulation kann dann durch Interpolation das mechanische Verhalten der tatsächlichen Geometrie vorhergesagt werden. In Paris zeigen die Mitarbeitenden vor allem ihre Arbeiten für Spritzguss-Bauteile aus kurz- und langfaserverstärkten Kunststoffen.
Zerstörungsfreie Prüfung von Verbundmaterialien
Die zerstörungsfreie Prüfung ist ein wesentlicher Bestandteil in der Produktion. Je früher im Produktionsprozess geprüft wird, desto größer sind die Vorteile: unnötige Material-, Energie- und Zeitaufwände werden vermieden und damit Kosten gespart.
In Paris präsentiert das Fraunhofer ITWM ein radarbasiertes Prüfsystem, das speziell auf faserverstärkte Kunststoffe ausgelegt ist. »Mit unserem System können wir die innere Struktur der Werkstoffe untersuchen und Fehler erkennen, die von außen nicht sichtbar sind«, umreißt Dr. Joachim Jonuscheit, stellvertretender Leiter der Abteilung »Materialcharakterisierung und -prüfung«, die Vorteile der Technik. »Dank der eingesetzten Terahertz-Wellen arbeitet unser System berührungslos und zerstörungsfrei, egal ob manuell oder robotergestützt geprüft wird.«
Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM