Carbonfasern können auch wegen ihrer elektrischen Eigenschaften im Leichtbau eingesetzt werden. Untersuchungen ergaben: Carbon eignet sich für Sensoren.
Der Leichtbauwerkstoff Carbon wird wegen knapperer Ressourcen und angestrebter sinkender CO2-Emissionen immer bedeutender. Während die herausragenden mechanischen Eigenschaften von Carbon als Verstärkungsfaser umfassend erforscht sind, ist die Bedeutung seiner elektrischen Eigenschaften für Leichtbaustrukturen bislang wenig untersucht.
rechts: (Quelle: Hochschule München, Fakultät Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Flugzeugtechnik)
Im Rahmen des Forschungsvorhabens CAFAS (Carbonfaser Sensorik) wird untersucht, ob Carbon aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften als Sensorelement für funktionelle Leichtbaustrukturen genutzt werden kann. Sensortechnik wird im Automobilbau für viele Einsatzbereiche angewandt.
Je nach Typ variiert der spezifische elektrische Widerstand von Carbon zwischen drei und 18 µΩm. Um Carbonfasern als Sensor nutzen zu können, werden einzelne Faserstränge (1k Roving) an den Enden in einem galvanischen Prozess elektrisch kontaktiert. Nach der Einbettung in die Leichtbaustruktur können die Sensorfasern über Kontaktpins an Messverstärker angeschlossen werden. Die einzelnen Sensorfasern sind elektrisch isoliert und messen richtungsabhängig, daher können komplette Sensornetze in die Struktur integriert werden.
Das piezoresistive Verhalten, wie sich also der spezifische Widerstand der Carbonfasern bei Zug verändert, wird umfangreich untersucht. Bisher konnte nachgewiesen werden, dass die Dehnungsempfindlichkeit von Carbonfasern bis zu einem Dehnungsniveau von 7000 µm/m hervorragend linear ist. Zudem konnten mit der Carbonfaser-Sensorik bereits Mikrorisse für verschiedene Strukturen nachgewiesen werden.
