MINTECO - Entwicklung von Mikrowellenverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Faser-Kunststoffverbunden - Magdeburg

Das ForMaT-Vorhaben

Die Entwicklung, Berechnung, Fertigung und Prüfung von Faser-Kunststoffverbunden bildet einen zentralen Forschungsschwerpunkt an der Hochschule Magdeburg-Stendal.

Faserverstärkte Kunststoffe haben in den letzten Jahren in vielen Industriezweigen Anwendung gefunden. Dazu zählen u.a. der Flugzeugbau, die Automobil- und die Medizintechnik sowie der Windenergieanlagenbau. Die faserverstärkten Kunststoffe erhalten dort aufgrund ihrer herausragenden Vorteile (u.a. geringes Gewicht und hohe Belastbarkeit) und vielfältiger Einsatzmöglichkeiten zunehmend den Vorzug vor traditionell angewandten metallischen Werkstoffen. Allerdings fehlen für diese Werkstoffe häufig noch geeignete Verfahren, um die einsatzspezifischen Anforderungen zu überprüfen. Mit der Bereitstellung zerstörungsfreier Prüfverfahren könnten vielfältige neue Anwendungsmöglichkeiten für Faserverbundwerkstoffe erschlossen werden. Das Mikrowellenprüfverfahren ist für elektrisch isolierende Materialien wie glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) oder naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK) hervorragend geeignet, um die typischen Fehler dieser Materialien zuverlässig zu ermitteln und zu bewerten.

MINTECO ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt zur Entwicklung von ebensolchen Mikrowellenverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Faser-Kunststoffverbunden. Bereits während der ersten ForMaT-Förderphase konnten der Forschungsbedarf und die wirtschaftliche Relevanz solcher Verfahren nachgewiesen werden. Das entstandene Konzept bildet nun die Grundlage für die weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeit.  

Die Ziele

Die bisher eingesetzten zerstörungsfreien Prüfverfahren (z.B. Ultraschall oder radiologische Verfahren) sind für die neuartigen Materialien GFK und NFK häufig nicht ausreichend oder sehr aufwändig und teuer. Mit der Mikrowellentechnologie lassen sich auch dicke Bauteile prüfen und gezielt Fehler wie Faserfehlorientierung, unzureichende Verklebungen und Einschlüsse in der Tiefe erkennen.

Ziel des Vorhabens ist deshalb die Entwicklung mikrowellenbasierter zerstörungsfreier Prüfverfahren zur Ermittlung werkstoffspezifischer Parameter und Fehler bei bestimmten Faserverbundwerkstoffen. Wirtschaftliche Verwertbarkeit und Kundenorientierung bilden dabei die zentralen Prämissen für die angestrebte Nachhaltigkeit des Forschungsvorhabens. Auf Grundlage von Marktstudien sollen Umsetzungskonzeptionen erstellt und geeignete Industriepartner gewonnen werden.  

Die thematischen Schwerpunkte

Folgende drei Teilprojekte werden von jeweils einer Forschungsgruppe bearbeitet:

  1. Entwicklung eines mikrowellenbasierten Verfahrens zur Ermittlung von Fehlern in GFK-Verbundstrukturen:
    Dieses Verfahren soll die Ermittlung von Delaminationen (Enthaftungen) und Fehlern bei Verklebungen ermöglichen.
  2. Entwicklung eines mikrowellenbasierten Verfahrens zur Ermittlung von Fehlern in NFK:
    Mithilfe dieses Verfahrens sollen Verbundwerkstoffe mit Füll- und Verstärkungsstoffen auf Basis von Zellulose/Hemizellulose in unterschiedlicher polymerer Matrix, insbesondere WPC (Wood-Plastic-Composites), auf Fehler untersucht werden.
  3. Entwicklung eines mikrowellenbasierten Verfahrens zur Ermittlung des Faservolumengehaltes und der Faserorientierung in GFK- und NFK-Bauteilen:
    Mit dem Verfahren sollen diese wichtigen Messgrößen Faservolumengehalt und Faserorientierung bei Faser-Kunststoffverbunden ermittelt werden.

Alle drei Teilprojekte werden übergreifend von einer Projektunterstützung begleitet. Deren Aufgaben sind:

  • die Analyse der relevanten Märkte und Nachweis der wirtschaftlichen Effizienz
  • das Erstellen von Verwertungskonzeptionen
  • die Identifikation geeigneter Verwertungspartner und Organisation des Technologietransfers

Die Partner

Das MINTECO Innovationslabor wird von den Instituten für Elektrotechnik und Maschinenbau des Fachbereichs Ingenieurwissenschaften/Industriedesign der Hochschule Magdeburg-Stendal betrieben. Des Weiteren sind relevante An-Institute, Transferinstitutionen, Unternehmen der Region sowie der Fachbereich Wirtschaft für die nachhaltige Verwertung der Forschungsergebnisse beteiligt.    
 

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Johann Hinken (strategischer Projektleiter)
MINTECO
Hochschule Magdeburg-Stendal
Breitscheidstr. 2, Haus 8
39114 Magdeburg
Tel.: 0391-886-4554
Fax: 0391-886-4709
E-Mail: johann.hinken[at]hs-magdeburg.de

Dr.-Ing. Gerald Busse (operativer Projektleiter)
MINTECO
Hochschule Magdeburg-Stendal
Breitscheidstr. 2, Haus 4
39114 Magdeburg
Tel.: 0391-886-4259
Fax: 0391-886-4938
E-Mail: gerald.busse[at]hs-magdeburg.de