SmartTec – SensorQ / Funktionsfasern zur Werkstoffintegration und Auswerteelektonik zur Signalverarbeitung
Projektleiter: Hannes Schache
Projektnummer: BMWi / ZIM –KF, 16KN047532
Laufzeit: 01.08.2016 - 31.07.2018
Aufgabenstellung
Der Einsatz von Verbundbauteilen gewinnt weiter an Bedeutung. Eine besondere Herausforderung bei der
Herstellung besteht in der Gewährleistung einer homogenen Fertigungsqualität. Ziel des Projektes war deshalb die Entwicklung und Herstellung von funktionalisierten Prepregs, die in Verbundbauteile während des Laminationsvorganges eingebracht werden. Durch die somit mögliche Inlineüberwachung von Parametern können Herstellungsprozesse kontrolliert und optimiert werden. Ferner resultiert ein deutlicher Mehrwert der Produkte aus der Ausstattung mit Zusatzfunktionen, die beispielsweise Eingangsgrößen für ein so genanntes Structural Health Monitoring liefern können. Der Verbundbauteilhersteller und Projektpartner „HELMUT RICHTER Feinwerktechnik“ aus Schönbrunn im Steigerwald, verantwortlich für die Entwicklung und Herstellung der Prepregs, hatte sich u.a. zum Ziel gesetzt, die hergestellten Funktionsprepregs in Rotorblätter für Kleinwindkraftanlagen zu integrieren, um auf diesem Weg Materialermüdung frühzeitig detektieren zu können.
Ergebnisse
Die notwendigen Aufnehmer für die Messgrößen Temperatur, Feuchte, Dehnung bzw. Druck und mechanische Schwingungen/Körperschall wurden in Form flexibler, fadenförmiger Sensoren auf Polymerbasis entsprechend den geforderten Parametern durch das TITK e.V. (Rudolstadt) entwickelt und jeweils mittels diesbezüglicher
Spinnprozesse hergestellt. Im Projektzeitraum konnten dank enger Kooperation der Partner iterativ die Eigenschaftsanpassungen der verschiedenen Sensorfilamente sowie der Matrixmaterialien erfolgen und diese erfolgreich zu Funktionprepregs verarbeitet werden. Bei der Entwicklung, Anpassung und Herstellung der erforderlichen elektronischen Baugruppen zur Signalerfassung und Auswertung wurden die Projektpartner von der IMMS gGmbH (Ilmenau) im Unterauftrag unterstützt. Die Projektergebnisse wurden bei Fachvorträgen, Präsentationen bei Geschäftskunden, dem „Tag der Offenen Tür“ des TITK und mit einer textilen Sicherheitsmatte mit integrierten Dehnungs-/Drucksensoren auf der Hannover Messe 2017 präsentiert.
Anwendung
Die Firma „HELMUT RICHTER Feinwerktechnik“ erhofft sich einen Marktvorteil mit derart funktionalisierten Verbundbauteilen. Weiterhin können die im Rahmen des Projektes gewonnenen Erkenntnisse auch in andere Produkte einfließen, in denen ein Structural Health Monitoring einen Mehrwert bietet. Das TITK profitiert vom Erkenntnisgewinn, speziell bei der Erforschung, Herstellung und Integration fadenförmiger flexibler Sensoren, der sich durch die detaillierte Untersuchung der Wertschöpfungskette vom Erspinnen der Sensorfilamente bis zu ihrer Integration in Prepregs, einschl. der Signalübertragung und –verarbeitung ergab und zukünftig zur Erschließung neuer Anwendungsfelder für diese verschiedenartigen Sensoren beitragen wird.