Hochflexible dehnungsmessende Sensorfaser

Es konnte innerhalb des Forschungsvorhabens gezeigt werden, dass es mittels Bikomponentenschmelzspinntechnologie möglich ist, bikomponentige TPU, wobei eine der beiden Komponenten elektrisch leitfähig ist, simultan zu extrudieren und fadenförmig, d.h. zu Filamenten zu verarbeiten. Bei bikomponentigen Strukturen bildet sich eine kleinere Restdehnung während einer Zugbelastung der Filamente ab als bei monokomponentigen Strukturen. Das konnte mittels einer koaxialen Querschnittsstruktur der bikomponentigen  Filamente  nachgewiesen  werden.  Die  als  Zielgröße  anvisierte  Dehnung  von

100 % ist erreichbar und kann anhand der Messung des elektrischen Widerstandes quantifiziert werden. Allerdings sind zyklische Messungen bis 100 % aufgrund der Restdehnung der Filamente nur bedingt möglich. Bis zu einer Dehnung von 15 % verhält sich der elektrische Widerstand antiproportional zur Dehnung und darüber hinaus proportional. Das macht ab einer Dehnung von 15 % eine intelligente Signalanalyse unabdingbar, da einem Widerstandswert zwei verschiedene Dehnungen zugeordnet werden können. Die Messung der Dehnung bis zu 15 % Dehnung ist, aufgrund einer sehr geringen Restdehnung, nahezu ideal reproduzierbar. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse mit der zunehmenden Anzahl an Zyklen während der Zugbelastung unabhängig von der Dehnung verbessert.

Als eine geeignete anwendungsorientierte Möglichkeit zur Kontaktierung der erforschten Sensorfasern stellte sich das Crimpverfahren heraus, welches manuell als auch automatisiert durchführbar ist. Es wurde ein Kautschukstrangprofil mit einer integrierten dehnungsmessenden Sensorfaser als Funktionsmuster hergestellt und die Funktion über eine Ampelschaltung visualisiert.