Kurzfassung

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zeichnen sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Dichte aus. Dem gegenüber stehen ein sprödes Versagensverhalten und eine für bestimmte Anwendungen (z.B. Blitzschutz) unzureichende elektrische Leitfähigkeit. Ein vielversprechender neuer Ansatz ist die Integration von besonders duktilen, elektrisch leitfähigen Stahlfasern in CFK. Die Grundidee dieses Konzeptes besteht darin, die vorteilhaften Eigenschaften von...Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zeichnen sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig geringer Dichte aus. Dem gegenüber stehen ein sprödes Versagensverhalten und eine für bestimmte Anwendungen (z.B. Blitzschutz) unzureichende elektrische Leitfähigkeit. Ein vielversprechender neuer Ansatz ist die Integration von besonders duktilen, elektrisch leitfähigen Stahlfasern in CFK. Die Grundidee dieses Konzeptes besteht darin, die vorteilhaften Eigenschaften von CFK mit denen von Metallen in einem gemeinsamen Verbundwerkstoff zu vereinen. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit der Optimierung der strukturellen und elektrischen Leistungsfähigkeit solcher Hybridverbundwerkstoffe mit unterschiedlichen Anteilen an metastabilen austenitischen Stahlfasern (Legierung: 1.4301, Filamentdurchmesser: 60 µm). Ergänzt durch analytische und numerische Untersuchungen wurden hierzu Versuche sowohl an Einzelfasern als auch an uni- und multiaxialen Hybridlaminaten durchgeführt. Dabei konnten synchrone Verbesserungen der elektrischen in-plane Leitfähigkeit, der Zugeigenschaften, des Impakt- und Durchstoßverhaltens sowie der Nieteignung nachgewiesen werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass sich der Effekt der verformungsinduzierten Phasenumwandlung der eingebetteten Stahlfasern zur zerstörungsfreien Schadensdetektion eignet. Basierend auf den Versuchsergebnissen wurden abschließend lastfallabhängige Gestaltungsempfehlungen für eine optimierte Anordnung der Metallfasern abgeleitet.» weiterlesen» einklappen