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FP6

CHISMACOMB — Ergebnis in Kürze

Project ID: 13641
Gefördert unter: FP6-NMP

Wabensandwich-Strukturen für intelligente Werkstoffe

Durch Hinzufügen von Sensoren zu den Schichten von Wabensandwich-Werkstoffen wird der Weg für die Fertigung intuitiver Werkstoffe geebnet. Die europäische Forschung entwickelt Werkstoffe, die nicht nur den Komfort steigern, sondern auch Mikrowellen absorbieren, um Sicherheit und Gesundheit zu verbessern.
Wabensandwich-Strukturen für intelligente Werkstoffe
Wabensandwich-Werkstoffe werden üblicherweise in der Schiffskonstruktion und in der Luft- und Raumfahrtkonstruktion eingesetzt, genauso wie Anwendungen zur elektromagnetischen Abschirmung. Das Projekt "Chiral smart honeycomb" (Chismacomb) ist darauf ausgerichtet, Sandwichkomponenten mit unterschiedlichen komplexen Formen zu fertigen, die Funktionen zur Überwachung der eigenen Gesundheit beinhalten. In das ehrgeizige Programm wurden auch Merkmale der elektromagnetischen Verträglichkeit für die Mikrowellenabsorption aufgenommen.

Der Schlüssel für diese außergewöhnliche Technologie ist die chirale Wabe. Neuartige Materialien weisen eine sogenannte negative Poissonzahl auf und dehnen sich beispielsweise im Gegensatz zu gewöhnlichen Werkstoffen lateral aus, wenn sie gestreckt werden. Die grundlegende Wabenstruktur kann dann verschiedene Komponenten beherbergen, die Werkstoffe für multifunktionale oder speziell zugeschnittene Anwendungen ergeben.

Durch Ausnutzung dieser Eigenschaft haben die Chismacomb-Wissenschaftler Wabenmodelle mit drei, vier oder sechs Verbindungselementen entwickelt. Simulationen, die diese verschiedenen Kombinationen mit Druckeinwirkung aus verschiedenen Richtungen einsetzten, resultierten in einer Verdickung, während die ineinandergreifenden Strukturen für eine hohe Steife sorgten. Bei Zunahme des externen Drucks dehnten sich die Materialien aus und bei Verringerung zogen sie sich zusammen.

Werkstoffe mit anderen Konfigurationen sowie einem optimierten chiralen Kern wurden auf ihre mechanischen und dielektrischen Eigenschaften (elektrische Feldeigenschaften) hin untersucht. Eine gebogene Sandwichplatte erwies sich als stabiler und hielt Druck und Knickbelastungen auf gleicher Ebene besser stand als existierende Werkstoffe.

Das Einbetten von Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), einem elektrokeramischen Werkstoff, für kundenspezifische Sensoren verleiht der Wabenbasis eine strukturelle Zustandsüberrwachungsfunktion. Wabensandwich-Strukturen können sich bei Druckeinwirkung in ihrer Form anpassen und so formen, dass sie in sich bewegenden Fahrzeugen aus Sicherheitsgründen einen optimalen Fahrgastkomfort und eine optimale Ergonomie bieten.

Die Anwendung der Chismacomb-Technologie überragt das bereits weit reichende Potenzial von Wabensandwich-Materialien. Speziell entwickelte Sensoren liefern Werkstoffe, mit denen die eigene Stärke und Stabilität überwacht werden kann, um die Sicherheit von Fahrgästen unter turbulenten Umständen wie z. B. auf Schiffen und in Flugzeugen zu erhöhen. Die Absorption von Mikrowellen über einem bestimmten Frequenzbereich verspricht, zur Verbesserung von Sicherheit und Gesundheit eine Reduktion des Elektrosmogs, der überall von Transmittern, Antennen und Überlandleitungen verursacht wird.

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