Verbundwerkstoffe

Wir untersuchen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Verbundwerkstoffen mit Polymer-, Keramik- und Metall-Matrix, um ihr Einsatzverhalten zu bewerten. Unsere werkstoffgerechten Prüfkonzepte berücksichtigen die Mikrostruktur und die reale Beanspruchung. Die Übertragung von Proben-Kennwerten auf Bauteile erfolgt durch die Kombination experimenteller und numerischer Methoden. Mit neu entwickelten Materialmodellen können wir das Einsatz- und Versagensverhalten von Verbundwerkstoffen und Bauteilen vorhersagen und somit Zeit und Kosten bei der Material- und Bauteilentwicklung einsparen.

Leistungen

 

  • mechanische Bewertung von Verbundwerkstoffen mit Polymer-, Keramik- und Metallmatrix, GFK, CFK, CMC, MMC sowie geschäumter und zellulärer Materialien
  • Entwicklung spezifischer Experimente
  • numerische Modellierung zur Ermittlung der Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen zur Vorhersage und Optimierung des Materialverhaltens
  • Entwicklung und Implementierung abgestimmter Materialmodelle für Composites unter Berücksichtigung aller relevanten Umgebungs- und Belastungsszenarien zur Benutzung im Rahmen üblicher FEM-Systeme
  • probabilistische Werkstoff- und Bauteilsimulation
  • Simulation des Einsatz- und Versagensverhaltens von Bauteilen aus Verbundwerkstoffen

Fraunhofer IWM Videoserie: Bewertung des Verformungs- und Versagensverhaltens von Werkstoffen und Bauteilen zur Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit

Dr. Michael Luke

Globales und lokales Materialverhalten von Faserverbundstrukturen

Themen

 

Design polymerer Werkstoffe für akustische Anwendungen

 

Im Design abgestimmter Werkstoffe nimmt die Multifunktionalität einen zunehmend wichtigeren Raum ein. Werkstoffe müssen nicht nur ihre mechanisch tragende Funktion erfüllen, sondern es sind auch nichtmechanische oder akustische Anforderungen zu erfüllen. Im Rahmen eines Fraunhofer-Kooperationsprojekts erfolgt die Entwicklung und Optimierung polymerer Werkstoffe mit und ohne Faserverstärkung im Hinblick auf deren akustisches Verhalten. Hierzu werden...

 

Sicherer Einsatz von Verbundwerkstoffen – Mechanische Charakterisierung


Die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen mit Polymer-, Metall- oder Keramikmatrix werden unter Einsatzbedingungen gemessen. Es werden quasistatische, zyklische und dynamische Belastungen unter Zug-, Druck-, Schub- und Biegebelastung realisiert. Neben Prüfungen nach Norm werden abgestimmte Prüfkonzepte entwickelt, die den speziellen Anforderungen der Werkstoffe gerecht...

 

Numerische Simulation von Verbundwerkstoffen und -bauteilen


Die numerische Simulation ist ein wichtiges Werkzeug zur Verringerung experimenteller Kosten in der Material- und Bauteilentwicklung. Durch Simulation der Mikrostruktur von faser- und partikelverstärkten Verbunden lassen sich im Rahmen eines virtuellen Labors die thermischen und mechanischen Eigenschaften moderner Werkstoffe wie langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT)...

 

Charakterisierung und Modellierung des Kriechverhaltens von Verbundwerkstoffen


Verbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix besitzen attraktive Eigenschaften, neigen jedoch bei erhöhter Temperatur zu Kriechverformung. Das Zeitstandverhalten faserverstärkter Polymere kann in Retardationsversuchen unter Zug, Druck und Biegung in kontrollierter Atmosphäre (Temperatur und Feuchte) nach DIN EN 843 bestimmt werden. Dabei wird die Verformung der Proben mit...

 

Prüfkonzepte für keramische Verbundwerkstoffe


Keramische Verbundwerkstoffe (CMC) stellen aufgrund ihrer inhärenten Heterogenität und Anisotropie besondere Anforderungen bei der Ermittlung von aussagefähigen Werkstoffkennwerten für die Auslegung von Bauteilen. Neuere Entwicklungen wie zum Beispiel kurzfaserverstärkte CMC, extreme Einsatzbedingungen und herstellungsbedingte Einschränkungen der Probengeometrie erfordern die Erprobung...

 

Probabilistische Werkstoff- und Bauteilbewertung


Eine Bauteilbemessung wird in der ingenieurmäßigen Berechnungspraxis meist deterministisch mit den jeweils vorliegenden Werkstoffkennwerten und Belastungsszenarien durchgeführt. Die Lasten basieren dabei auf Erfahrungswerten, Messwerten oder Lastfallkatalogen, die alle möglichen Lastfälle abdecken sollen. Als Werkstoffkennwerte werden im Allgemeinen Mindestwerte aus Normen oder Messungen verwendet. Eine solche Vorgehensweise...

Publikationen zum Thema Verbundwerkstoffe

 

Beiträge in Zeitschriften, Büchern und auf Konferenzen sowie Dissertationen und Projektberichte...