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Pseudoelastische Formgedächtnislegierungen (FGL) als Dehnungssensorik

Faserverbundwerkstoffe und Kunststoffe sind im Vergleich zu Stahl und Aluminium stark elastisch dehnbar. Zur Dehnungsmessung an Bauteilen aus diesen Materialien sind daher ebenso dehnbare Sensoren notwendig, da konventionelle Dehnungsmessstreifen bei hohen Zyklenzahlen aufgrund von Ermüdung versagen.
Elastische, einfach in Faserverbundwerkstoffe und Kunststoffe zu integrierende FGL-Sensoren sind für zyklische Messungen und mobile Anwendungen geeignet. Sie verfügen über eine hohe Messempfindlichkeit bei sehr langer Lebensdauer. Zur Prozess- und Strukturüberwachung an Bauteilen werden maximal wiederholbare Dehnungen im Bereich von 8% und Dehnungen bei großer Zyklenanzahl im Bereich von 2% zuverlässig gemessen.

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Körperschallsensor

Der Körperschallsensor, auch Acoustic Emission Sensor genannt, ist ein kapazitativer Beschleunigungssensor, der direkt auf die Struktur fixiert wird. Das mikromechanische Transducer Element verfügt über einen inhärenten Filter, um unerwünschte Frequenzen zu minimieren, ohne auf den Einsatz externer elektrischer Filter angewiesen zu sein. Ausgelesen wird der Sensor über ein PCB.

Weitere Details finden Sie hier: Datenblatt Körperschall.

 


Gestickter Dehnungssensor

Diese textiltechnologisch hergestellten Dehnungssensoren werden während der Bauteilfertigung in die Faserkunststoffverbundstruktur eingebracht. Auf diese Weise entsteht ein fest mit der Struktur verbundener Sensor, der selbst geringste Dehnungen zuverlässig anzeigt. 

Weitere Details finden Sie hier: Datenblatt Sticksensor.

 

 

 


Digitales Condition-Monitoring-System CMS

Die faserkunststoffspezifische Charakteristik der Körperschallsensoren ermöglicht eine gezielte Detektion der werkstoffspezifischen Schäden mittels Impulsregistrierung und -verarbeitung. Die Intensität der schadensabhängigen Impulse wird kontinuierlich durch die Zustandsüberwachungseinheit geprüft. Einzelne Impulse können dabei ein verlässlicher Indikator für beginnende Schäden sein; bei einer Häufung der Impulse liegt eine starke Schädigung vor. Die Zustandsüberwachung kontrolliert und bewertet diese Schadensereignisse.

Die über die Dehnungssensorik aufgenommenen Strukturveränderungen werden in elektrische Signale umgewandelt. Die Zustandsüberwachung prüft diese Signalformen permanent auf Abweichungen. Durch fortlaufendes Monitoring der Dehnung, der spezifischen Eigenfrequenzen und des gesamten Frequenzsspektums werden letztendlich die Detektion und die Bewertung der Schadensereignisse möglich.

Über eine grafische Nutzeranzeige, eine Funkübertragung ins 2,4GHz-ISM-Band, Mobilfunknetz oder direkt ins System über den USB-Port steht eine umfangreiche Datenausgabe zur Verfügung.

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Schädigungsmechanismen

Mit diesen zwei Sensoren können Rückschlüsse auf mikroskopische Schädigungen und makroskopische Veränderungen gezogen werden. Unter anderem erkennt der Sensor:

Mikroskopische Schädigungen

  • Delamination
  • Faserbruch
  • Pull-out
  • Zwischenfaserbruch

Makroskopische Veränderungen

  • Dehnungen
  • Überlasten
  • Eigenfrequenzen
  • Steifigkeits-, Festigkeits- und Masseänderungen

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