Delamination in geschichteten Werkstoffen

Delamination bezeichnet die unerwünschte oder gezielt herbeigeführte Schichttrennung in mehrlagigen Werkstoffsystemen wie Faserverbundwerkstoffen, Beschichtungen, Laminaten oder Verbundfolien. Sie tritt entlang einer Grenzfläche oder innerhalb einer schwachen Zwischenschicht auf und ist meist die Folge unzureichender Adhäsion, innerer Defekte oder mechanischer bzw. thermischer Belastung.

Aus mechanischer Sicht ist Delamination ein bruchmechanisch beschreibbarer Rissfortschritt entlang von Grenzflächen. Zentrale Kenngrößen sind Energiefreisetzungsraten (Mode I–III) und zugehörige kritische Werte (GIc, GIIc, GIIIc), die die Grenzflächenzähigkeit charakterisieren. Typische Delaminationsmechanismen umfassen Faserabzug, Kohäsionsbruch im Matrix- oder Klebstofffilm sowie Adhäsionsbruch an der Grenzfläche.

Besondere Bedeutung hat die impaktinduzierte Delamination in Faserverbundstrukturen, bei der lokale Stoßbelastungen großflächige, oft schwer detektierbare Schädigungen im Inneren verursachen. Für Thermoplaste sind zusätzlich viskoelastische Effekte, Kristallinitätsgrad und Schweißnahtqualität für das Delaminationsverhalten relevant.

Experimentell werden Delaminationsprozesse durch standardisierte Prüfmethoden wie Double-Cantilever-Beam-, End-Notched-Flexure- oder Mixed-Mode-Tests charakterisiert. Moderne Ansätze der Delaminierung on Demand nutzen gezielt schwächer gekoppelte oder stimuli-responsive Grenzschichten, um eine reversible oder steuerbare Schichttrennung, z.B. für Recycling oder Reparatur, zu ermöglichen.

Die gezielte Beherrschung von Delaminationsmechanismen ist für die Auslegung zuverlässiger Verbundsysteme und für deren Lebensdauervorhersage von zentraler Bedeutung.

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