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Polyetherimide-Reinforced Smart Inlays for Bondline Surveillance in Composites

von der Heide, Chresten und Steinmetz, Julian und Völkerink, Oliver und Makiela, Patrick Adrian und Hühne, Christian und Sinapius, Johannes Michael und Dietzel, Andreas (2022) Polyetherimide-Reinforced Smart Inlays for Bondline Surveillance in Composites. Polymers (14), Seiten 1-17. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/polym14183816. ISSN 2073-4360.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
54MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/2073-4360/14/18/3816

Kurzfassung

An integrable sensor inlay for monitoring crack initiation and growth inside bondlines of structural carbon fiber-reinforced plastic (CFRP) components is presented in this paper. The sensing structures are sandwiched between crack-stopping poly(vinyliden fluoride) (PVDF) and a thin reinforcing polyetherimide (PEI) layer. Good adhesion at all interfaces of the sensor system and to the CFRP material is crucial, as weak bonds can counteract the desired crack-stopping functionality. At the same time, the chosen reinforcing layer must withstand high strains, safely support the metallic measuring grids, and possess outstanding fatigue strength. We show that this robust sensor system which measures the strain at two successive fronts inside the bondline allows for crack recognition in the proximity of the inlay regardless of mechanical loading. Feasibility is demonstrated by static load tests as well as cyclic long-term fatigue testing for up to 1,000,000 cycles. In addition to pure crack detection, crack distance estimation based on sensor signals is illustrated. The inlay integration process is developed with respect to industrial applicability. Thus, implementation of the proposed system could potentially lead to better exploitation of lightweight CFRP constructions by expanding the possibilities of structural adhesive bonding.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188258/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Polyetherimide-Reinforced Smart Inlays for Bondline Surveillance in Composites
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
von der Heide, Chrestenc.von-der-heide (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0002-9983-0340NICHT SPEZIFIZIERT
Steinmetz, Julianj.steinmetz (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0003-1969-9387NICHT SPEZIFIZIERT
Völkerink, Oliveroliver.voelkerink (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9589-1963NICHT SPEZIFIZIERT
Makiela, Patrick Adrianp.makiela (at) tu-bs.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, ChristianChristian.Huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223NICHT SPEZIFIZIERT
Sinapius, Johannes Michaelm.sinapius (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0002-1873-9140NICHT SPEZIFIZIERT
Dietzel, Andreasa.dietzel (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0003-2090-6259NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 September 2022
Erschienen in:Polymers
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3390/polym14183816
Seitenbereich:Seiten 1-17
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2073-4360
Status:veröffentlicht
Stichwörter:thin-film sensors; foil sensors; composite structures; structural bonding; multifunctional bondline; function conformity; sensor integration; structural health monitoring
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen, L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Völkerink, Dr. Oliver
Hinterlegt am:19 Sep 2022 05:11
Letzte Änderung:19 Sep 2022 05:11

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