MAI ZFP

Löcher, Risse, Ausschussquoten – Qualitätssicherung von Faserverbundwerkstoffen

Die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und damit verbunden auch der CO₂-Emissionen können mit der Verringerung des Fahrzeuggewichts erreicht werden. Carbonfaserverstärkte Verbundwerkstoffe (CFK) stellen hierzu eine intelligente Leichtbaulösung dar. Im Fertigungsprozess dieser Materialien lässt sich die Energieeffizienz nachhaltig steigern, wenn die Produkte mit weniger Ausschuss produziert werden. Eine zentrale Rolle zur Verringerung der Ausschussquote spielen dabei zerstörungsfreie Prüfmethoden, die helfen, die Qualität von Bauteilen richtig zu bewerten.

Der Spitzencluster MAI Carbon bietet die einmalige Gelegenheit, die zerstörungsfreie Prüfung von Faserverbundwerkstoffen auf breiter Basis voranzutreiben und in einem industriellen Umfeld zu etablieren. Während im Luft- und Raumfahrtbereich zerstörungsfreie Prüfmethoden seit Jahren erfolgreich im Einsatz sind, ist ihre Anwendung auf Faserverbundwerkstoffe im Automobil- und Maschinenbau noch im Anfangsstadium. Gleichzeitig erfordern diese Industriezweige unterschiedliche, neue Herangehensweisen bei der Prüfung: Stückzahlen, die im Luft- und Raumfahrtbereich in einem Jahr produziert werden, fallen im Automobilbau teilweise bereits täglich an.

Abbildung: Poren in CFK-Rohren

Innerhalb des Vorhabens MAI ZFP soll erforscht werden, welche Prüfmethode für welche Prüfaufgabe zielführend ist. Ziel ist auch der Ersatz von langsamen, aufwendigen durch schnelle, automatisierbare Verfahren. Dazu werden Messungen mit insgesamt zwölf zerstörungsfreien Prüfmethoden durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Um ein tieferes Verständnis für die Prüfmethoden zu erlangen, werden dabei erstmalig Berechnungen entlang der gesamten Messkette von der mikroskopischen Skala des Defekts bis zur makroskopischen Skala der Signaldetektion durchgeführt. Die Programme sollen zukünftig die Auswahl richtiger Methoden für CFK-Bauteile erleichtern. In die Bewertung fließen sowohl technologische als auch wirtschaftliche Faktoren ein.

Gesamtziel ist letztlich eine Kostenreduktion bei der Bauteilherstellung, um damit die Wettbewerbsfähigkeit führender deutscher Unternehmen weiter auszubauen.