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19.03.2014

Software analysiert Faserverteilung

Auf die Lage kommt es an

Die Visualisierung eines STL-Datensatzes erkannter Fasern (Bild: Fraunhofer LBF)

Da es bei Faserverbundwerkstoffen die mechanischen Eigenschaften besonders von den Fasern abhängt, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt, eine Software zur mechanischen Charakterisierung der Faserverteilung entwickelt. Sie generiert aus Röntgen- Computertomografien die notwendigen Informationen über die Faserverteilung, dazu gehören Lage, Ausrichtung und Länge der Fasern. Neben einem robusten Algorithmus wurde auch eine möglichst einfach zu bedienende grafische Benutzeroberfläche entwickelt.

In den meisten Fällen benötigen Anwender laut Institut drei Angaben aus dem Materialdatenblatt des Herstellers. Alle weiteren Schritte bis hin zum fertigen Bericht erfolgen automatisiert. Der Bericht enthält ortsaufgelöste quantitative Informationen über Faserhäufungen, Faserlängenverteilungen und Faserorientierungsverteilungen als Komponenten zwei- und vierstufiger Orientierungstensoren in Form von Diagrammen, Tabellen und als importierbare Dateien. Zusätzlich liegen die Faserdaten als CAD-Datei vor. Zurzeit verwendet das Forschungsinstitut die Software für Dienstleistungen und testet darüber hinaus deren Bedienbarkeit. Künftig soll es auch möglich sein, Lizenzen der Software zu erwerben.

Bis 50% Fasergewichtsanteil analysierbar

Je nach Qualität der Aufnahme lassen sich Proben bis zu einem Fasergewichtsanteil von
50% analysieren. Werden handelsübliche Tischgeräte wie Mikrocomputer- Tomographen mit Auflösungen im Bereich bis zu drei Mikrometer zur Aufnahme der Tomographiebilder verwendet, so sind Analysen von Proben bis zu einem Fasergewichtsanteil von 30% möglich.

Die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen hängen maßgeblich von Lage, Länge und Ausrichtung der Fasern ab. Soll das Material mechanisch hoch beansprucht werden, ist es wichtig, diese Eigenschaften zu kennen, um die Belastungsgrenzen verlässlich vorhersagen zu können. Die Qualität von Simulationsrechnungen des Herstellungsprozesses reicht bei komplexen Bauteilen nicht in allen Bereichen aus, so dass Messungen zur Absicherung notwendig sind.

Unternehmensinformation

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Bartningstr. 47
DE 64289 Darmstadt
Tel.: 06151 705-0
Fax: 06151 705-214

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