CFK-Bauteile melden kleinste gefährliche Risse
Verbundwerkstoff der Tohoku-Universität verspricht Sicherheit für Flugzeuge und Windgeneratoren
 |
Flugzeug: Automatische Rissmeldung macht den Verkehr sicherer (Foto: Mollyroselee, pixabay.com) |
Sendai (pte002/02.02.2026/06:05)
Ein neuer multifunktionaler Verbundwerkstoff der Tohoku-Universität aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) und piezoelektrischen Materialien erkennt plötzlich entstehende winzige Risse selbstständig und warnt davor. Dieses Material könnte in der Luft- und Raumfahrt, der Automobil- und Bauindustrie eingesetzt werden, um Materialversagen auszuschließen, was vor allem bei Flugzeugen verheerende Folgen haben kann. Bei letzteren sind die für die Steuerung wichtigen Leitwerke meist aus CFK.
Vielseitig einsetzbar
"CFK ist sehr stabil und leicht. Es wird in Flugzeugen, Windkraftanlagen und anderen großen Strukturen verwendet. Allerdings kann es plötzlich versagen, wenn sich im Inneren Risse bilden. Diese Risse frühzeitig zu erkennen, ist schwierig, weil in vielen Strukturen Sensoren samt Energieversorgung nicht ohne weiteres eingesetzt werden können. Eine sich selbst mit Strom versorgende Lösung ist daher dringend erforderlich", so Forscher Zhenjin Wang.
Die Forscher haben in die Bauteile aus CFK bei deren Herstellung winzige piezoelektrische Elemente integriert, die mechanische Ereignisse in elektrische Energie umwandeln, also die Bewegungen, denen jedes Strukturbauteil durch wechselnde Belastungen ausgesetzt ist. Anstelle von herkömmlicher bleihaltiger Keramik setzen die Forscher auf ein mit Kalium-Natrium-Niobat ein bleifreies piezoelektrisches Material, das später beim Recyclig keine Umweltprobleme verursacht.
E-Signale ändern sich
Das piezoelektrische Material sendet, wenn es Strom erzeugt, elektromagnetische Signale aus, die aufgefangen und mithilfe von Künstlicher Intelligenz ausgewertet werden. Risse, selbst ganz kleine, verändern diese Signale, sodass sich auf eine drohende Zerstörung schließen lässt. Das Bauteil kann dann rechtzeitig repariert oder ausgetauscht werden.
Die Wissenschaftler haben sowohl die mechanische Festigkeit des Verbundwerkstoffs als auch seine Fähigkeit, Strom zu erzeugen, getestet. Unter Vibration hat das Material eine Leerlaufspannung von bis zu 13,6 Volt erzeugt. Noch wichtiger ist, dass bei künstlich erzeugten Rissen Spannung und Resonanzfrequenz abnahmen - und zwar umso stärker, je länger die Risse waren. Damit ist die Frühwarnfunktion des Systems sichergestellt, heißt es abschließend.
(Ende)| Aussender: | pressetext.redaktion |
| Ansprechpartner: | Wolfgang Kempkens |
| Tel.: | +43-1-81140-300 |
| E-Mail: | kempkens@pressetext.com |
| Website: | www.pressetext.com |
