Abschlussarbeit für einen Stundenten (m/w) im Bereich Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften, Luft- und Raumfahrtechnik

Aufgabenstellung für eine Studien-/Abschlussarbeit

Thema: Experimentelle Untersuchung von Steckerkonzepten und Aufbau komplexer Sensornetzwerke zur Funktionsintegration von Lichwellenleitern in Faserverbundstrukturen

Motivation/Hintergrund:

Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) finden in den letzten Jahren aufgrund ihrer, den meisten Metallen deutlich überlegenen, spezifischen Materialeigenschaften, sowohl in der Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie als auch im allgemeinen Maschinenbau, immer mehr Anwendung in Strukturbauteilen. Einen signifikanten Nachteil solcher Anwendungen, insbesondere beim Einsatz von CFK, besteht in der mangelnden Detektierbarkeit von inneren Strukturschäden. Diese Schäden können zu einem unerwarteten, abrupten Versagen der Struktur führen. Daraus resultierend werden derzeitig gerade Strukturbauteile mit hohen Sicherheitsfaktoren belegt, die dem allgemeinen Grundgedanken des Leichtbaus wiedersprechen. Eine Möglichkeit zur permanenten Bauteilanalyse, die zu einer Reduzierung der Sicherheitsfaktoren und kostenintensiven Wartungsintervallen führt, stellt die Verwendung von Lichtwellenleitern dar. Bisher befinden sich die Ansätze zur Funktionsintegration der Sensorfasern nach wie vor auf Laborstandard und lassen bisher keine industrietaugliche Anwendung zu.

Aufgabe:

Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, verschiedene Konzepte zur Gestaltung der Ein- und Austrittspunkte der Sensorfaser aus dem Faserverbundlaminat und Konzepte zum Aufbau komplexer Sensornetzwerke experimentell abzuprüfen, zu bewerten und für industrielle Anwendung zugänglich zu machen.

Arbeitsschritte:

• Recherche zum Stand der Technik zur Gestaltung der Ein- und Austrittspunkte
• Entwicklung eines fasergerechten Steckerkonzepts als Verbindungsstelle zwischen Bauteil und Auswerteinheit
• Auswahl geeigneter Materialien zur Steckerherstellung
• Umsetzung von Konzepten zur Herstellung von mehrlagigen Sensornetzwerken mit beliebigem Verlauf der Sensorfaser
• Definition der Schnittstellen von Ein- und Austrittspunkten und Übergängen von Halbzeuglage zu Halbzeuglage
• Auswertung der Ergebnisse und Zusammenfassung