Schadensdetektion Mikrokapseln

Simulation des Versagensverhaltens und Auslegung von Mikrokapseln in Klebstoffen zur frühzeitigen Schadensdetektion

Projektbeschreibung

Eine zerstörungsfreie Prüfung von Klebverbindungen ist derzeit äußerst aufwendig und meist mit hohen Kosten verbunden. Ziel dieses Projektes ist daher, Klebstoffe so zu modifizieren, dass diese bei bestimmten Lasten bzw. Schädigungen eine in-situ-Detektion durch einen Farbumschlag zulassen. Basis für diese Detektion sind im Klebstoff dispergierte Mikrokapseln, die mit Farbstoffen und Farbstoffvorläufern gefüllt sind. Bei bestimmten äußeren Lasten öffnen sich diese Kapseln durch die mechanischen Belastungszustände bzw. durch auftretende Risse und setzen ihren Inhalt frei. Durch den austretenden Farbstoff kommt es zu einem Farbwechsel des Klebstoffsystems, sodass Schädigungen detektiert werden können. Zur Auslegung der Mikrokapseln und um das Versagensverhalten der modifizierten Klebstoffe vorhersehen zu können, ist eine schädigungs- und bruchmechanische Analyse des Kapsel-Klebstoff-Systems nötig. Auf Basis dieser Simulation sollen im Rahmen des Projektes Kapseln hergestellt werden, die bei zuvor definierten Lasten brechen und gleichzeitig zu einer optimierten Risszähigkeit führen.

Projektziele

Untersuchung zur Einstellbarkeit und Analyse der Mikrokapseln
Erarbeitung von Modellen zur Auslegung von Kapseln sowie von deren Einbettung in die Matrix für die Klebstoffversagensdetektion
Erarbeitung von Kapsel-Klebstoffverbunden, die definierte Lastniveaus frühzeitig anzeigen können
Bruchmechanische Beschreibung des Rissfortschritts im Kapsel-Klebstoffverbund
Optimierung der Funktionalität des Verbundes