Verbundwerkstoffe - 24. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Vortrag
22.05.2024
Charakterisierung des gutmütigen transversalen Versagensverhaltens von unidirektionalem rCFK.
CB

Christian Becker (M.Sc.)

Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH

Becker, C. (V)¹; Motsch-Eichmann, N.¹; Hausmann, J.¹
¹Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH, Kaiserslautern
Vorschau
18 Min. Untertitel (CC)

Die Verwendung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) für Leichtbaukonstruktionen hat in den letzten zehn Jahren stark zugenommen, was die Entwicklung neuer Recycling- und Wiederverwendungstechniken für Kohlenstofffasern auf Grund steigender Abfallmengen erfordert. Das Upcycling von C-Fasern aus End-of-Life Bauteilen und Produktionsabfällen in strukturelle, lasttragende Komponenten steht dabei im Vordergrund. 

Frühere Untersuchungen zum mechanischen Verhalten von unidirektional (UD) verstärkten Platten aus recycelten Kohlestoffaser (rCF)-Rovings zeigen eine gute mechanische Leistungsfähigkeit, obwohl eine geringe Faser-Matrix-Bindung festgestellt wurde. Anhand von mechanischen Tests mit verschiedenen Matrixsystemen wurde der Einfluss der fehlenden Schlichte auf die mechanischen Eigenschaften von rCF-Platten untersucht. Dabei zeigte sich ein gutmütiges Versagensverhalten der unidirektionalen rCFK-Platten unter Last quer zu Faserorientierung. [9] Die Gutmütigkeit zeigt sich in einer strukturellen Integrität der Proben nach Versagen durch rissüberbrückende Fasern, die im Anschluss nahezu kraftfrei (auf Grund der fehlenden Anbindung an die Matrix) herausgezogen werden. Dieses Materialverhalten wird in der Arbeit detaillierter beleuchtet. Dabei werden auf Grundlage mechanischer Tests (Zug, Druck, Biegung) In-situ-Röntgenmikroskopie-Versuche im Querzug durchgeführt, um das Versagensverhalten zu charakterisieren. Zusätzlich wird anhand von Mode 1 Versuchen die Risszähigkeit des Materials im Vergleich zu konventionellen CFK Bauteilen charakterisiert. Bei beiden Versuchsreihen wird der Augenmerk auch auf das Auszugsverhalten der rCF gelegt. Im Anschluss soll dieses Verhalten für sicherheitsrelevante Bauteile z.B. für Crash-Anwendungen bewertet werden. Dabei soll ein Augenmerk darauf gelegt werden, wie die „fehlorientierten“ rCF Fasern die Eigenschaften des bspw. Impact-Verhalten, der interlaminare Verstärkung und Rissöffnung beeinflussen oder sogar verbessern.

Abstract

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