Integrierte Strukturüberwachung sicherheitsrelevanter Fahrzeugkomponenten aus kohlefaserverstärkten Kunststoffverbundwerkstoffen

Der Einsatz von Faserverbundwerkstoffen im Automobil ist für bestimmte Bauteile, insbesondere strukturrelevante, hochattraktiv. Fragen hinsichtlich der Betriebssicherheit sind indes noch ungeklärt. Faserverbundwerkstoffe weisen ein anderes Schadensverhalten als traditionelle Werkstoffe auf. Viele Defekte können durch visuelle Inspektion nicht identifiziert werden. Bei typischen Bauteilen, wie dem Mitteltunnel, sind auch konventionelle Prüfverfahren nicht anwendbar. Daher wird im Rahmen des BMBF-Projekts CarbonSafe eine integrierte Lösung entwickelt, die die strukturelle Integrität von Faserverbundbauteilen überprüfen kann. Das aktive SHM-Verfahren basiert auf geführten Wellen. Das Messsystem ist dabei in das Bauteil integriert. In Laboruntersuchungen wurden verschiedene piezoelektrische Wandler hinsichtlich ihrer Eignung für automobiltypische Strukturen untersucht. Die Funktionsfähigkeit des SHM-Verfahrens wurde sowohl simulationsgestützt als auch durch Laborversuche nachgewiesen. Die Bewertung der Struktur erfolgt über ein extern angeschlossenes Diagnosegerät, welches in den Werkstattbetrieb integriert werden soll. Zusätzlich wird eine Selbstdiagnose der Piezokeramiken durchgeführt. Dabei werden beschädigte Sensoren identifiziert und von der Strukturbewertung ausgenommen. Die Erprobung des Systems wird im Weiteren durch umfangreiche Feld- und Laborversuche ergänzt. Ein weiterer Fokus liegt auf der Entwicklung fertigungsgerechter Integrationsmethoden dieser Sensornetzwerke.