IPF Dresden unter JEC World Innovation Award Gewinnern 2016

08. März 2016
Das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. gehört 2016 zu den Gewinnern des JEC Innovation Awards in der Kategorie Prüfung. Gemeinsam mit dem Faserinstitut Bremen und der Firma Textechno Herbert Stein GmbH & Co KG (Führung) wurde es für die Entwicklung eines neuen Gerätesystems zur Prüfung der Eigenschaften von Faser-Matrix-Grenzflächen ausgezeichnet.

Mit JEC Innovation Awards würdigt die JEC Group, u. a. Träger der gleichnamigen internationalen Leitmesse auf dem Gebiet der Faserverbundwerkstoffe (englisch bzw. fachsprachlich auch: Composites), seit 1998 die weltweit innovativsten Lösungen auf dem Gebiet der Faserverbunde, einer aufstrebenden Werkstoffklasse, die insbesondere im Flugzeug- und Fahrzeugbau bereits zahlreiche Anwendungen findet. Ausgezeichnet werden Innovationen, die aus der Kooperation verschiedener Akteure in Composite-Forschung und -Industrie entspringen.

Das nunmehr preisgekrönte Testsystem ist dafür ein sehr gutes Beispiel. Dem von der Firma Textechno auf den Markt gebrachten und zur JEC Paris 2016 (8. bis 10. März 2016) erstmals vorgestellten Testsystem FIMATEST liegen Forschungsergebnisse und Know-how der Institute in Dresden und Bremen zugrunde. Das im Rahmen des von der AiF Projekt GmbH als Projektträger des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie geförderten ZIM-Projekts „Entwicklung eines Prüfgerätes zur Bestimmung der Faser-Matrix-Haftung“ entwickelte System FIMATEST erlaubt standardisiert und reproduzierbar die Bestimmung der Faser-Matrix-Haftung mittels Faserauszugs­tests (pull-out) und liefert die Ergebnisse 20x schneller als bisher verfügbare Charakterisierungs­technik.

Für die Performance eines Composites ist die Haftung zwischen den beiden Verbundkomponenten Faser (Glas oder Kohlenstoff) und Kunststoffmatrix (Thermo- oder Duroplast) von ausschlag­gebender Bedeutung. In der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Dr. Edith Mäder am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) waren in den vergangenen Jahren dazu umfangreiche grundlegende Untersuchungen durchgeführt worden, in deren Ergebnis am Institut verschiedene Prüfgeräte für Forschungszwecke entwickelt wurden, an denen sowohl reproduzierbar Einzelfaser-Modellverbunde hergestellt sowie die Haftung einer Einzelfaser beim Auszug ermittelt werden kann. Diese Daten werden in den Forschungsarbeiten des IPF für die Entwicklung speziell angepasster haftvermittelnder Faserbeschichtungen genutzt. Die Erfahrungen aus der Entwicklung  und dem Einsatz der IPF-Eigenbaugeräte flossen in die Entwicklung des preisgekrönten FIMATEST-Systems ein. Für die routinemäßige Handhabung und Sicherung verlässlicher Messparameter wurde das etablierte Prüfgerät FAVIMAT+ weiterentwickelt und durch das Fasereinbettungsgerät FIMABOND ergänzt, das ebenfalls auf Forschungsgeräten des IPF basiert und die exakte Positionierung der Einzelfaser im Matrixtropfen als Voraussetzung für verwertbare und vergleichbare Ergebnisse erlaubt. Für die videogestützte Faserpositionierung wurde durch das Faserinstitut Bremen eine spezielle Bildauswertungssoftware bereitgestellt.

Faserverbundwerkstoffe sind seit Jahren weltweit in zahlreichen Anwendungen auf dem Vormarsch. Sie verdanken dies ihrem enormen Leichtbaupotenzial, also der Realisierung hervor­ragender mechanischer Eigenschaften bei geringer Masse, zunehmend jedoch auch neuen Möglichkeiten der Funktionsintegration wie Sensoreigenschaften und Online-Selbstüberwachung. Ein Schwerpunkt der aktuellen Forschungsarbeiten am IPF ist die Funktionalisierung von Grenz­schichten durch den gezielten Einsatz minimaler Mengen von Carbon Nanotubes. Im Verbund­werkstoff können diese, appliziert auf Glasfaseroberflächen, als Grenzschichtsensor sowohl zur Prozess- als auch Strukturüberwachung dienen. Bei der Herstellung von Verbundbauteilen lassen sich so Temperaturen an unterschiedlichen Stellen eines komplexen Bauteils während der Aushärtung lokal kontrollieren, was ein wesentliches Instrument zur Qualitätssicherung darstellt. Für die Strukturüberwachung kann an definierten, vor allem den für den Einsatz als kritisch betrachteten Positionen, in Echtzeit die Reaktion auf Druck-, Zug- oder Biegebelastung ermittelt werden.


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