Tailored & Smart Composites

Vom multifunktionalen Werkstoff zum System – Verbundwerkstoffe ermöglichen die Kombination von funktionalen Eigenschaften mit optimaler strukturmechanischer Leistungsfähigkeit. Damit werden sie zu einem Schlüsselelement der Mechatronik bzw. Adaptronik, einem heute rasant voranschreitenden Forschungsgebiet. Zentrale Herausforderung ist die Beherrschung des komplexen Eigenschaftsprofils dieser Materialien entlang der gesamten Entwicklungskette – vom Design über die Fertigung bis zur Systemintegration und Prüfung der Komponente. Hier setzt die Forschungstätigkeit des Kompetenzfeldes Tailored & Smart Composites an: Im Fokus steht das Verständnis der Zusammenhänge zwischen Struktur, Prozess und daraus resultierender Eigenschaften multifunktionaler Verbundwerkstoffe.

Wir arbeiten an der Entwicklung neuer Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Kompositen und integrieren Sensoren oder Aktuatoren in faserverstärkte Bauteile, damit diese sich adaptiv an ihre Umgebung anpassen können.

Nach der Auslegung mit Finite-Elemente-Methoden können wir solche Werkstoffe mit Standard-Verarbeitungsmethoden herstellen, zu Bauteilen oder Halbzeugen verarbeiten und sowohl die Werkstoffeigenschaften als auch die speziellen Funktionen umfangreich charakterisieren.

Die Möglichkeit, das experimentell ermittelte Strukturverhalten mit Ergebnissen aus Simulation und Modellierung zu vergleichen, rundet das Angebotsspektrum ab.

Dr. rer. nat.

Martin Gurka

Stellvertretender Abteilungsleiter Werkstoffwissenschaft & Kompetenzfeldleiter Tailored & Smart Composites

Raum: 58/580
Branchen Anwendungen (Beispiele)
Fahrzeugbau & Luftfahrt Adaptive aerodynamische Elemente
Maschinen- und Anlagenbau Werkstoffintegrierte Sensoren
Medizintechnik Röntgentransparente Implantate

Spezielle Leistungsmerkmale

  • "One Stop Shop" Auslegung - Simulation - Realisierung - Test: alles aus einer Hand
  • Hybridkomposite auf der Basis von Polymerblends
  • Kombination von Faserverbund-Know-how mit Smart Materials-Expertise

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • Verbundwerkstoffe, Piezokeramiken, Formgedächtnislegierungen

Typische Fragen und Herausforderungen auf dem Weg vom Werkstoff zum System sind…

  • die effiziente theoretische und experimentelle Beschreibung der komplexen Eigenschaftsprofile multifunktionaler Materialien
  • die Entwicklung geeigneter Mess- und Prüfeinrichtungen sowie zugehöriger Methoden zur multiphysikalischen Werkstoffcharakterisierung
  • die Erarbeitung komplexitätsangepasster, skalenübergreifender Werkstoffmodelle für Verarbeitung und Bauteilauslegung

Projekte im Kompetenzfeld Tailored & Smart Composites

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Kelkel, B.

    On the influence of source depth and source-to-sensor distance on the acoustic emission signatures of damaging events in cross-ply carbon fibre-reinforced plastics

  • Nissle, S.

    Zur Kraftübertagung zwischen NiTi-Formgedächtnislegierungen und Faserkunststoffverbunden in aktiven Hybridstrukturen

  • Krooß, T.

    Entwicklung thermoplastischer Faserkunststoffverbunde aus carbonfaserverstärkten PPS/PES-Blends

  • Hübler, M.

    Methodik zur Auslegung und Herstellung von aktiven SMA-FKV-Hybridverbunden

    Externe Veröffentlichungen „Tailored & Smart Composites“

    Physics of Multifunctional Materials
    Flyer (PDF)
     

    Passive thermography for detection of damaging events during quasi-static tensile testing“ (English), Key Engineering Materials

    https://www.scientific.net/KEM.809.581

     

    Full factorial analysis of the accuracy of automated quantification of hidden defects in an anisotropic carbon fibre reinforced composite shell using pulse phase thermography 

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0963869520304278

    Electrochemical Surface Structuring for Strong SMA Wire–Polymer Interface Adhesion

    https://doi.org/10.1021/acsami.1c00807

    Inline quantification and localization of transverse matrix cracking in cross-ply CFRP during quasi-static tensile testing by a joint event-based evaluation of acoustic emission and passive IR thermography

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266353819326260

     

    3D X-ray Microscopy as a Tool for in Depth Analysis of the Interfacial Interaction between a Single Carbon Fiber and an Epoxy Matrix after Mechanical Loading

    https://www.mdpi.com/2504-477X/5/5/121

    Possibilities and limitations of passive and active thermography methods for investigation of composite materials using NDT simulations

    https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/10973/109730K/Possibilities-and-limitations-of-passive-and-active-thermography-methods-for/10.1117/12.2518226.short