Was versteht man unter dem Begriff „Faserparadoxum“?
Je kleiner der Faserdurchmesser, desto höher die Festigkeit. Da mit kleinerem Volumenanteil der Einzelfaser der Fehlstellen-Anteil abimmt.
Wovon sind die Fasereigenschaften abhängig?
- Werkstoff- Durchmesser - Herstellung- Fehlstellen
Was versteht man unter einem Rissstopeffekt von Faserverbundwerkstoffen im Gegensatz zu metallischen Werkstoffen?
Bei metallischen Werkstoffen kann sich ein Riss ungehindert weiter ausbreiten. Bei Faserverbund-Werkstoffen wir der Riss an jeder Fasergrenze gestoppt. Die Last die auf eine gerissene Faser wirkt, verteilt sich auf umliegende Fasern. Der Versagensverlauf ist deutlich langsamer.
Wie groß sind die Elastizitätsmodule von Glasfasern, Aramidfasern und hochfester Kohlefaser?
GlasAramidHochfeste Kohlefaser~ 87.000 ~ 130.000 ~ 230.000
Wie werden Glasfasern hergestellt?
- Rohstoff schmelzen zu Glas (bei ~1400°C)- Durch 400-6000 Spinndüsen drücken (5 - 24 μm)- ausziehen und abkühlen (Bruchteil 1 Sekunde)- auftragen einer Schlichte (Schutz vor Scheuerempfindlichkeit und Haftung verbessern) - Zusammenfassen der Fasern zu einem Spinnfaden
Erklären Sie die Begriffe K-Zahl und TEX bei Fasern.
K-Zahl: Anzahl Filamente innerhalb eines Tow/Roving (5k entspricht 5.000 Filamenten) TEX: Massenbelegung - Masse in g für 1000m eines Tow/Rovings
Erläutern Sie die Begriffe Gewebe, Gelege und Matte.
Gewebe: - besteht aus Ketten- und Schussfäden. Mit Krümmung verwebt. - Drapierbarkeit steigerbar durch: Leinwand- (1 drunter - 1 drüber), Köper- (2 drunter - 2 drüber) oder Atlasbindung (7 drunter - 1 drüber) Gelege: - Besteht aus einer oder mehreren aufeinander liegenden UD (Unidirektional) Faserbündeln- Dadurch optimale Festigkeitsausnutzung Matte: - Kurze Fasern (25 - 50 mm), orientiert in allen Richtungen, verbunden durch Binder
Welche Aufgaben hat die Matrix bei Faserverbundwerkstoffen?
- Fixierung der Fasern (geometrische Anordnung, scheuerempfindl. Fasern auf Abstand) - Verklebung der Fasern untereinander (Kraftübertragung Faser zu Faser)- mechanische Lasten übernehmen (Quer zu Faserrichtung, Schub)
Warum werden Sandwichkonstruktionen im Flugzeugbau nicht für Primärstrukturteile eingesetzt?
- kein Rissstopeffekt bei Schäumen- Delamination von Deckschichten bei Beschädigung - Aufnahme von Wasser bei Temperaturen unter 0°C
Wie groß sind in etwa die möglichen Faservolumenanteile bei Matte, Gewebe und UD-Gelegen?
Matte:15 - 35 %Gewebe: 35 - 50 % UD:bis 70 % möglich
Welche Probleme bereiten Sandwichkonstruktionen?
- Wasseraufnahme des Kerns (durch zB. Risse in Beschlägen oder schlecht abgedichteten Schraubverbindungen) - Ausknicken bei Druck- und Biegebelastung- kein Rissstopeffekt bei Schäumen- Delamination von Deckschichten kann auftreten
Nennen Sie drei verschiedene Kernwerkstoffe für Sandwichstrukturen.
- Waben- Schäume- Balsastirnholz - Vliese- Sperrholz
Erklären Sie die Begriffe Filament, Spinnfaden, Garn, Zwirn, Roving
Filament: einzelne Faser (5 - 20 μm) Spinnfaden:besteht aus vielen Filamenten Garn: verdrehter SpinnfadenZwirn: miteinander verdrehte Garne Roving/Tow:mehrere nicht verdrehte Spinnfäden nebeneinander
Was ist der „Glasübergangspunkt“ bei Duroplasten? Wovon hängt er ab?
- Temperatur T0 bei der sich die mechanischen und thermischen Eigenschaften eines Duroplasts ändern: - Wärmedehnung und spez. Wärmekapazität nehmen stark zu - Steifigkeiten und Festigkeit reduzieren sich stark- Bruchdehnung nimmt stark zu Hängt ab von:- Harzsorte- Aushärte- und Temper Temperatur - Feuchte
Was wird durch Nachhärtung, Temperung von Harzen erreicht?
- maximal möglichen Vernetzungsgrad erhalten- maximal mögliche Eigenschaften erhalten- Anhebung der Glasübergangstemperatur T0- , somit Erhöhung der späteren Einsatztemperatur
Was ist ein eingeschlossener Matrixzwickel und wie unterschiedlich wirkt er sich aus bei Polyesterharz und Epoxidharz?
- Ein Einschluss von Matrix zwischen mehreren Fasern, die einen geschlossenen Kreis bilden. Beim schrumpfen des Harzes können die Fasern nicht "mitziehen".Epoxidharz: schrumpft im flüssigen Zustand. Durch Harzüberschuss kann Matrix nachfließen. Polyesterharz: schrumpft im teilweise festen Zustand. Ablösung von Marix und Faser
Welche drei Anforderungen müssen an die Fasern im Vergleich zu den Matrixwerkstoffen gestellt werden?
- E-Modul Faser viel größer- Zugfestigkeit Faser viel größer- Bruchdehnung Faser kann kleiner sein
Welche Anforderungen werden an Schäume gestellt?
- geringe Dichte- hohe Schubfestigkeit- große Bruchdehnung- hohe Harzaufnahme besonders bei Infusionsverfahren - geringe Wasseraufnahme- hohe Temperaturstabilität für Prepreg-Prozesse
Wodurch unterscheiden sich linear und räumlich vernetzte PVC-Schäume?
linear: - relativ zäh, geringe Wärmebeständigkeit - Erweichungstemp. ca 60°C räumlich: - relativ spröde, hohe Wärmebeständigkeit - Erweichungstemperatur ca 100°C
Wie werden Waben als Kernwerkstoff hergestellt?
- Mehrere Lagen Aramidpapier übereinander legen, die Schichtweise mit versetzten Streifen von Klebstoff bedruckt sind- Pressen um an Klebstreifen Verbindung zu schaffen- Papierlagen auseinanderziehen - dabei entsteht Wabenstruktur - Waben in Harz tauchen und im Ofen aushärten
