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Strukturkonforme Integration von Piezokeramiken in Faserverbundwerkstoffe

Wierach, P. and Struck, H. and Sachau, D. (1999) Strukturkonforme Integration von Piezokeramiken in Faserverbundwerkstoffe. In: Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, pp. 576-581. WILEY-VCH Verlag. Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, Hamburg, 5.10.99-7.10.99. ISBN 3-527-29967-X.

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Abstract

Die schnelle Entwicklung industrieller Produkte in Bereichen der Verkehrstechnik, des Maschinen- und Anlagenbaus, der Optik, der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt stellt immer höhere Ansprüche an Material und Struktur. Adaptive Systeme, die sich über selbstregelnde Mechanismen an unterschiedliche Betriebsbedingungen anpassen, bieten für viele Problemstellungen in den genannten Bereichen Lösungen an. Durch eine systemoptimale Verknüpfung von Sensoren und Aktuatoren mit adaptiven Reglern können adaptive Strukturen auf äußere Veränderungen reagieren. Ein wichtiger Aspekt dieser Technologie ist die Integration von Aktuatoren und Sensoren in einen Strukturwerkstoff. Die Faserverbundbauweise in Verbindung mit dünnen piezokeramischen Folien bietet sich hier besonders an, da die Piezofolien während des Herstellungsprozesses in den Verbund eingelegt werden und nach der Aushärtung einen festen Bestandteil des Werkstoffs darstellen. Auftretende Störungen, wie ungewollte Verformungen oder Schwingungen, können somit direkt am Ort der Entstehung kompensiert werden. Dadurch bietet sich im Vergleich zu konventionellen Lösungsansätzen, die z.B. Feder- oder Dämpferelemente verwenden, ein zusätzliches Leichtbaupotential. Daneben können durch die vielfältigen Variationsmöglichkeiten bei der Auswahl des Fasermaterials und in der Gestaltung des Lagenaufbaus die spezifischen Erfordernisse der aktiven Komponenten berücksichtigt werden. Um die sensorischen und aktuatorischen Eigenschaften der Piezokeramiken nutzen zu können, werden in den Verbundwerkstoff elektrische Leitungen auf Basis von Kohlenstoffasern integriert, die sich harmonisch in den Verbund einfügen. Die stromführenden Komponenten werden durch Isolationsschichten voneinander getrennt, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Dabei muß beachtet werden, daß durch die Isolationsschicht die Dehnungsübertragung von der Keramik auf die Struktur nicht beeinträchtigt wird. Besonders hohe Anforderungen werden an das Herstellungsverfahren gestellt, da sich die mechanischen und thermischen Eigenschaften von Piezokeramiken im Vergleich zu den Faserverbundkomponenten erheblich unterscheiden, und die Keramiken zudem sehr spröde sind.

Document Type:Conference or Workshop Item (Paper)
Additional Information: LIDO-Berichtsjahr=2000,
Title:Strukturkonforme Integration von Piezokeramiken in Faserverbundwerkstoffe
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Wierach, P.UNSPECIFIED
Struck, H.UNSPECIFIED
Sachau, D.UNSPECIFIED
Date:1999
Journal or Publication Title:Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Page Range:pp. 576-581
Editors:
EditorsEmail
Schulte, K.UNSPECIFIED
Kainer, K.U.UNSPECIFIED
Publisher:WILEY-VCH Verlag
ISBN:3-527-29967-X
Status:Published
Event Title:Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde, Hamburg, 5.10.99-7.10.99
Organizer:Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport (old)
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Rotorcraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L RR - Rotorcraft Research
DLR - Research theme (Project):UNSPECIFIED
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Institut für Strukturmechanik
Deposited By: Sibylle Wolff
Deposited On:16 Sep 2005
Last Modified:14 Jan 2010 15:54

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