Glasfaser-Metall-Hybridlaminate für Windkraftrotorblätter: Untersuchung und Charakterisierung verschiedener Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung für integrierte Metalllagen

Abstract

In der vorgelegten Masterarbeit werden derzeit angewandte Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung von Stahlfolien für Faser-Metall-Laminate näher beleuchtet. Ein nasschemisches Oberflächenvorbehandlungsverfahren wird hinsichtlich der zeitlich begrenzenden Faktoren der Reaktivität nach Applikation untersucht. Dazu werden aus vorbehandelten Proben unter verschiedenen Konditionierungen in definierten Abständen Probekörper gefertigt und geprüft. Die Erkenntnisse aus der Korrelation zwischen Konditionierungsklima und den mechanischen Kennwerten, können helfen Richtlinien für eine industrielle Fertigung abzuleiten. Zudem werden die Konditionierten Proben in definierten Abständen mittels Infrarotspektroskopie untersucht, um die Mechanistik der Alterungsprozesse auch auf molekularer Ebene zu untersuchen. Neben der Optimierung der Lagerzeit von nasschemisch beschichteten Metallblechen, wird in diesem Zuge auch nach einer geeigneten Alternative gesucht Stahlfolien vorzubehandeln. Hierzu werden Parameterstudien an laserbehandelten Stahlsubstraten durchgeführt und hinsichtlich adhäsionssteigernder Oberflächentopografie ausgewertet. Die technische Umsetzung wird durch die Herstellung von Faser-Metall-Laminat Probekörpern überprüft. Durch den Vergleich der Kennwerte aus bruchmechanischen Prüfungen mit dem Stand der Technik kann so eine Validierung erfolgen. Hierdurch werden eine Reduktion und Vereinfachung der Verarbeitungsprozesse sowie eine Zeitersparnis angestrebt. Ziel ist es, Glasfaser-Stahllaminaten bezüglich des Verhaltens unter uniaxialer, quasistatischer Lochleibungsbelastung zu optimieren, um die Effizienz der Strukturkopplung im Wurzelbereich von Windkraftrotorblättern zu erhöhen. Die Mechanik bei Lochleibungsbeanspruchung bildet dabei die Basis für diese Untersuchungen.