Tagungsprogramm

17. April 2018

Tagungsmoderation Volker Simon, Mettler Toledo

 

 

 09:30

Registrierung

10:00   

Begrüßung, Prof. Dr. Wierach,
Stellv. Direktor des Instituts für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Abteilungsleiter Multifunktionswerkstoffe (DLR)

10:15   

Monika v. Monkiewitsch, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Faservolumengehaltsbestimmung mittels thermogravimetrischer Analyse (TGA) – Verfahrensentwicklung bis zum Normentwurf

10:45               

Dr. Alexandra Kühn, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Bestimmung des Einflusses additiver ATH-Brandschutzadditive auf das Brandverhalten von Epoxidharzsystemen mit der TGA

11:15   

Kaffeepause                 

11:30

Dr. Erik Kappel, Abteilung Funktionsleichtbau (DLR)

TMA Messungen als Eingangsinformation für simulationsbasierte Vorhersagen fertigungsinduzierter Deformationen von Faserverbundstrukturen

12:00

Dr. Jürgen Schawe, Senior Application Scientist, Mettler Toledo

Untersuchungen der Stabilität von teilkristallinen Polymeren und der Einfluss von Additiven auf den Kristallisationsprozess

12:30

Mittagspause und Führung durch das Institut

14:00               

Dr. Alexandra Kühn, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Methoden der Thermoanalyse zur Qualitäts- und Prozessoptimierung von Faserverbundwerkstoffen

14:30               

Monika v. Monkiewitsch, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Ein Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit an Kunststoffen mittels dynamischer Differenzkaloriemetrie (DSC) – Verfahrensentwicklung und Einsatzmöglichkeiten                                                                        

15:00   

Kaffeepause                  

15:15

Martin Liebisch, Abteilung Strukturmechanik (DLR)

Simulation von Teststrukturen für den Weltraum mit thermalen Kennwerten

15:45   

Robert Hein, Abteilung Strukturmechanik (DLR)

Viskoelastizität: Von der DMA-Messung zum Simulationsmodell

16:30

Ende der Veranstaltung

 

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Abstracts

 

Monika v. Monkiewitsch, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Faservolumengehaltsbestimmung mittels thermogravimetrischer Analyse (TGA) – Die Verfahrensentwicklung bis zum Normentwurf

Der Faservolumengehalt ist eine wichtige Kenngröße bei der Berechnung und Konstruktion von Leichtbaustrukturen. Bislang konnte der Parameter ausschließlich mit einer händisch durchzuführenden nasschemischen Aufschlussmethode unter Verwendung von aggressiven Chemikalien bestimmt werden. Im DLR wurde ein neues effizientes Verfahren zur Faservolumengehaltsbestimmung auf der TGA entwickelt und im Ausschuss des DIN verstärkte Kunststoffe und aushärtbare Harze als Vorschlag zur Normung vorgestellt. Die Ergebnisse aus einem Ringversuch mit verschiedenen Laboren zeigt eine hohe Eignung des Verfahrens.


Dr. Alexandra Kühn, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Bestimmung des Einflusses additiver ATH-Brandschutzadditive auf das Brandverhalten von Epoxidharzsystemen mit der TGA

Am Beispiel von Aluminiumtrihydroxid (ATH) wird der Einfluss additiver Brandschutzmittel in Epoxidharzen auf deren Brandverhalten mit Hilfe der thermogravimetrischen Analyse und einem quantitativen simultanen Signal der thermischen Analyse bestimmt. Hierbei werden Vergleiche mit Kennwerten zweier Standard-Brandprüfmethoden angestellt sowie Vor- und Nachteile der jeweiligen Methode betrachtet.

 

Dr. Erik Kappel, Abteilung Funktionsleichtbau (DLR)

TMA Messungen als Eingangsinformation für simulationsbasierte Vorhersagen fertigungsinduzierter Deformationen von Faserverbundstrukturen

Im Vortrag wird über ein neues Verfahren berichtet, bei dem aus der Kombination von TMA Messergebnissen und eines Python-basierten Optimierungsalgorithmus, Materialmodellparameter für Kohlenstofffaserverbunde bestimmt werden können, die für die Auslegung hohe Relevanz haben.

Diese Parameter erlauben die simulationsbasierte Verzugsvorhersage komplexer Faserverbundstrukturen sowie die Berechnung der zwingend erforderlichen Werkzeugmodifikationen zum Zweck der Kompensation. Das Ziel der neuen Methode ist es eine möglichst einfache und kostengünstige Parameterbestimmung zu darzustellen, mit der Bauteilverzug berechenbar wird.

 

Dr. Jürgen Schawe, Senior Application Scientist, Mettler Toledo

Mechanische Charakterisierung von anisotropen Kompositmaterialien

Bei anisotropen Kompositen, wie Faserverbundwerkstoffen oder Schichtkompositen,  hängen die mechanischen Eigenschaften von der Beanspruchungsrichtung ab. Das hat zur Folge, dass mechanisch gemessene Materialparameter, wie Speicher- und Verlustmodul, Verlustfaktor und Glasübergangstemperatur von den Messbedingungen abhängen können. In diesem Kontext werden verschiedene Messmodi kritisch diskutiert und Vorschläge für die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Polymerkomponenten in Verbundwerkstoffen gemacht.     

 

Dr. Alexandra Kühn, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Methoden der Thermoanalyse zur Qualitäts- und Prozessoptimierung von Faserverbundwerkstoffen

Im Zuge von Industrie 4.0 besteht die Zielsetzung Fertigungsprozesse von Faserverbundwerkstoffen zeit- und qualitätsoptimiert zu gestalten. Dies setzt eine fundierte Kenntnis des Aushärteverhaltens der Harzmatrix voraus. Die DSC-TOPEM stellt dabei eine Analysemethodik zum Aufbau eines umfassenden Prozessverständnisses bereit. So können beispielsweise harzspezifische  Kennwerte identifiziert und Zustandsdiagramme abgeleitet werden. Darauf aufsetzende numerische Modelle zur Beschreibung der Reaktionskinetik ermöglichen die Prozesse zu optimieren oder gezielt Bauteileigenschaften zu designen. Die Kombination der Simulationsmodelle mit im Prozess integrierter Sensorik erlaubt eine Bewertung der Bauteilqualität in Echtzeit.

 

Monika v. Monkiewitsch, Abteilung Multifunktionswerkstoffe (DLR)

Ein Verfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit an Kunststoffen mittels dynamischer Differenzkaloriemetrie (DSC) – Verfahrensentwicklung und Einsatzmöglichkeiten                                                                          

Die Wärmeleitfähigkeit ist eine erforderliche Kenngröße zur Auslegung und Konstruktion von temperaursensitiven Strukturen. Die auf dem Markt befindlichen Geräte sind überwiegend sehr kostenintensiv und speziell nur für die Ermittlung dieses Kennwertes konzipiert. Eine DSC (dynamisches Differenzkalorimeter) hingegen gehört zur Standardausstattung einer Thermoanalyse und eignet sich durch eine veränderte Probenanordnung ebenso zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit. Die DSC zeichnet sich durch eine hohe Präzision bei kleinen Probengrößen aus und die Analyse ist im Vergleich zu anderen Verfahren schnell und einfach durchzuführen.

 

Martin Liebisch, Abteilung Strukturmechanik (DLR)

Temperaturabhängige Materialeigenschaften für die Struktursimulation thermomechanisch gekoppelter Anwendungen

Der Vortrag zeigt einen Überblick über die Bestimmung von Materialkennwerten für thermo-mechanisch gekoppelte Strukturanwendungen. Dazu zählen beispielsweise temperaturabhängige mechanische Kennwerte, aber auch Wärmeleitfähigkeit und Wärmeausdehnungskoeffizienten. Die Kennwerte werden zur numerischen Analyse von Teststrukturen verwendet. Weiterhin werden experimentelle Strukturversuche durchgeführt, um auftretende mechanische und thermale Lasten zu untersuchen und die Simulationen zu validieren. Rückwirkend wird auf die Bedeutung von Genauigkeit und Effizienz bei der Kennwertbestimmung eingegangen.

 

Robert Hein, Abteilung Strukturmechanik (DLR)

Viskoelastizität: Von der DMA-Messung zum Simulationsmodell

Für die Simulation des Herstellungsprozesses von faserverstärkten Kunststoffen werden u.a. viskoelastische Materialmodelle eingesetzt. Die dafür notwendigen zeit- und temperaturabhängigen Materialparameter können mithilfe der Dynamisch-Mechanischen-Analyse (DMA) bestimmt werden. Im Rahmen des Vortrages wird die Versuchsdurchführung sowie  die Überführung der Messkurven in ein Simulationsmodell erläutert und demonstriert.