Untersuchung des Schädigungsablaufes in kohlenstoffaserverstärkten Kunststoffen

Die Entwicklung moderner technischer Bauteile und Bauteilkomponenten erfordert den Einsatz hochbeanspruchbarer Leichtbauwerkstoffe, die zunehmend aus kohlenstoffaserverstärkten Epoxidharzen hergestellt werden. Der zuverlässige Einsatz derartiger Werkstoffe setzt neben der Kenntnis des Versagensablaufes auch die Prüfbarkeit der Verbunde auf Fertigungsfehler und Schädigungen infolge Betriebsbeanspruchung voraus. Die Zuverlässigkeit von Faserverbunden ist daher entscheidend von der Qualitätssicherung in der Fertigung und im späteren Betrieb abhängig. Dabei ist nicht das Auffinden jeglicher Fehlstellen von Bedeutung, sondern lediglich solcher Ungänzen, durch die die Einsatzfähigkeit des Bauteils in Frage gestellt wird. Als geeignetes Prüfverfahren hierzu hat sich die Schallemissionsanalyse (SEA) erwiesen, da sich mit ihrer Hilfe bereits in einem frühen Stadium Werkstoffveränderungen nachweisen und interpretieren lassen. Es wurde der Einfluß von fertigungsbedingten Fehlern auf den Versagensablauf und die mechanisch‐technologischen Eigenschaften von CFK‐Laminaten untersucht. Bei den Fehlern handelt es sich um quasinatürliche Fehler (durchtrennte Faserlage, poröse Matrix, sowie fehlende Haftung der Fasern). Der Einfluß dieser Fehler auf den Beginn und Ablauf der Schädigungen wurde mit Hilfe der SEA abhängig vom Laminataufbau (0, ± 45, 90°) beobachtet. Durch Schliffbilduntersuchungen sowie mit „InSitu” Belastungen im REM wird die Zuordnung zwischen den Schallemissionsanalysen und den Schädigungen des Laminates ermöglicht. In einem weiteren Schritt wird die Übertragbarkeit der an Laborproben gewonnenen Erkenntnisse auf innendruckbelastete Rohre überprüft.