Faserverstärkte Materialien finden immer mehr Verwendung in heutigen Konstruktionen. Da es aber vor allem für hochtechnologische Anwendungen benutzt wird, muss es auch zu einem kontinuierlichen Verbesserungsprozess kommen. Da die Eigenschaften sehr stark von den verwendeten Fasern abhängen und die Kraftübertragung zur Faser von der Grenzfläche zwischen Faser und Matrix übernommen wird, ist es dieser Bereich, der von besonderem Interesse ist. Wenn man nun die Grenzfläche so optimiert, dass es zu einer bestmöglichen Kraftübertragung kommt, kann die Festigkeit auf ein mögliches Maximum gesteigert werden. Um nun die Grenzfläche zu charakterisieren sind Messmethodiken erforderlich, die gezielt die Festigkeit der Grenzfläche oder die Adhäsion zwischen Faser und Matrix bestimmen. Zur Festigkeitsanalyse werden vornehmlich Mikromechanische Testmethoden verwendet. Diese eignen sich vor allem zur qualitativen Auswertung der Grenzflächenmodifikation. Wenn es allerdings darum geht, einen vor allem vergleichbaren Wert für die Grenzflächenfestigkeit zu bestimmen, sind sie nicht so gut geeignet, da es keine, beziehungsweise nur in begrenztem Umfang zur verfügungstehende versagenskritische Parameter gibt, die zum einen messbar sind und zum anderen einen Rückschluss auf die Eigenschaften der Grenzfläche zu lassen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen
- Adhäsion/Haftung und Festigkeit
- Chemische Wechselwirkungen
- Übersicht
- Kovalente Bindung
- Physikalische Wechselwirkungen
- Übersicht
- Dipol-Dipol-Wechselwirkung (Keesom-Kräfte)
- Induktionskräfte
- Wasserstoffbrückenbindung
- Londonkräfte
- Reibung
- Fasermaterialien
- Übersicht
- Glas
- Carbon
- Matrixmaterialien
- Übersicht
- Duromere
- Thermoplaste
- Aufbau von Verbundwerkstoffen
- Übersicht
- Kurzfaserverstärkung
- Langfaserverstärkung/Endlosfaserverstärkung
- Wirkung von Haftung und Reibung auf die Eigenschaften von Verbundwerkstoffen
- Makroskopische Testverfahren vs. Mikroskopische Testverfahren
- Vorstellung der Testmethoden und kritischer Vergleich
- Übersicht
- Ziele mikromechanischer Methoden
- Der Fragmentations-Test
- Übersicht
- Proben
- Versuchsdurchführung
- Interpretation der Messdaten
- Vor- und Nachteile
- Der Pull-out-Test
- Übersicht
- Proben
- Versuchsdurchführung
- Interpretation der Messdaten
- Vor- und Nachteile
- Der Droplet-strip-off-Test
- Übersicht
- Proben
- Versuchsdurchführung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Beurteilung der Grenzfläche zwischen Faser und Matrix in faserverstärkten Kunststoffen (FVK) mittels mikromechanischer Testmethoden. Das Ziel ist es, ein tieferes Verständnis der mechanischen Eigenschaften von FVKs zu gewinnen, insbesondere im Hinblick auf die Festigkeit und das Versagen der Grenzfläche. Dazu werden verschiedene Testmethoden vorgestellt und kritisch verglichen, um ihre Vor- und Nachteile aufzuzeigen.
- Bewertung der Grenzfläche zwischen Faser und Matrix in FVKs
- Analyse der Festigkeit und des Versagens der Grenzfläche
- Vorstellung und Vergleich verschiedener mikromechanischer Testmethoden
- Bewertung der Eignung der Testmethoden für die Charakterisierung der Grenzfläche
- Diskussion der Einflussfaktoren auf die Festigkeit und das Versagen der Grenzfläche
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung gibt einen Überblick über das Thema der Bachelorarbeit und die Relevanz der Grenzfläche zwischen Faser und Matrix in FVKs.
Das Kapitel "Grundlagen" behandelt die verschiedenen Arten von chemischen und physikalischen Wechselwirkungen, die an der Grenzfläche auftreten können. Es werden außerdem die Eigenschaften von Faser- und Matrixmaterialien sowie der Aufbau von Verbundwerkstoffen beschrieben.
Das Kapitel "Vorstellung der Testmethoden und kritischer Vergleich" stellt verschiedene mikromechanische Testmethoden vor, die zur Charakterisierung der Grenzfläche verwendet werden können. Für jede Methode werden die Durchführung, die Auswertung der Messdaten sowie die Vor- und Nachteile diskutiert.
Schlüsselwörter
Faserverstärkte Kunststoffe, Grenzfläche, Adhäsion, Festigkeit, mikromechanische Testmethoden, Fragmentations-Test, Pull-out-Test, Droplet-strip-off-Test, Interface Shear Strength (IFSS), Interlaminare Scherfestigkeit (ILSF)
- Quote paper
- Ronny Claßen (Author), 2012, Beurteilung des Interface in FVK zwischen Faser und Matrix mittels mikromechanischer Testmethoden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/387548
