DEFIS Design und flexible Integration von Sensoren aus Nanodispersionen zur Strukturüberwachung

Transkript

1 Mikro-Nano-Integration als Schlüsseltechnologie für die nächste Generation von Sensoren und Aktoren (MNI-mst) DEFIS Design und flexible Integration von Sensoren aus Nanodispersionen zur Strukturüberwachung Fraunhofer IFAM Neotech Services Fraunhofer IFAM Bernd Günther, HBM Dienstag 19. Juni 2012

2 BMBF Vorhaben DEFIS - Motivation Applikation von Dehnungs- und Temperatursensoren mittels Aerosol Jet : Bsp: Temperatursensor auf Glas Aerosolbildung aus Nanodispersion Aerosolseparation 3. Aerosoltransport 4. Aerosolfokussierung und Applikation ( Neotechservices) Prinzip Aerosol Jet Bsp: Dehnungssensor auf CFK

3 BMBF Vorhaben DEFIS - Motivation Applikation UND Integration auf / in Verbundwerkstoffe: Drucken auf grobe Materialien Integration in Verbundwerkstoffe

4 BMBF Vorhaben DEFIS - Motivation Applikation auf zwei- und drei-dimensionale Oberflächen Test Part Part Gripper Bauteilführung mittels Roboter ermöglicht Beschichtung auf dreidimensionale Oberflächen ( Neotech Services)

5 BMBF Vorhaben DEFIS - Ziele Herstellung / Integration von Sensoren aus Nanodispersionen zur Strukturüberwachung Flexible Applikation auf Faserverbundwerkstoffe und Integration in Bauteile aus Faserverbundstrukturen Belastungsfälle werden mittels Finite-Elemente-Rechnungen simuliert, Sensoren daraufhin mittels Robust Design ausgelegt Messtechnik wird an Anforderungen angepasst Sensorintegrationen in Verbundwerkstoffe für eine Bauteilüberwachung (Structural Health Monitoring, SHM) eröffnet zahlreiche Anwendungsszenarien Ein abschließendes Integrationskonzept des Direct-Write-Ansatzes in Fertigungslinien wird aufgezeigt

6 BMBF Vorhaben DEFIS Wertschöpfung des DEFIS - Verbundvorhabens:

7 BMBF Vorhaben DEFIS Zusammenarbeit der Partner

8 BMBF Vorhaben DEFIS Meilensteine mit Evaluierungskriterien Meilenstein 1: Meilenstein 2: Meilenstein 3: Meilenstein 4: Meilenstein 5: Spezifikation der Demonstratoren abgeschlossen, erstes Sensordesign liegt vor. Erste mittels Aerosol Jet verdruckbare Materialformulierung entsprechend den Definitionen liegt vor. Erste erfolgreiche Messung von Dehnungen gedruckter Dehnungsmessstreifen auf Verbundwerkstoff mittels optimierter Messtechnik durchgeführt. Erster funktionsfähiger Demonstrator liegt vor. Ganzheitliches Konzept zur Sensorintegration im Inline- Prozess liegt vor.

9 BMBF Vorhaben DEFIS Demonstratoren Testdemonstratoren zur Qualifikation von gedruckten Strukturen - Charakterisierungstests - Plattform Wägezelle 18kg (Temperatur- und Dehnungsflüsse auf Strukturen - Dreiecksbiegefeder CFK (Belastungstests, Dauerschwingen, Haftungtest, Langzeitzuverlässigkeiten) Strukturen können - direkt aufgedruckt werden (Isolator + Struktur + Abdeckung) - auf Folien (Kapton, PEEKF,) und dann geklebt werden - Anbindung + Verbindung zwischen Strukturen möglich

10 BMBF Vorhaben DEFIS Demonstratoren 1+2 Demo 1: PW 18kg Demo 2: CFK Biegefeder

11 BMBF Vorhaben DEFIS Produktdemonstrator 1 Links: DuraActTM im gebogenen Zustand, rechts: möglicher optimierter DuraActTM mit integrierter gedruckter Sensorik und Speichereinheit ( INVENT GmbH)

12 BMBF Vorhaben DEFIS - Zusammenfassung Gute Auswahl von Demonstartoren abgestimmt für Test, Qualifikation und als Produktdemonstrator Tinte für Dehnungssensorik wurde vom IFAM entwickelt und liegt vor Sintern der Tinte ist zur Zeit der Schwerpunkt der Arbeiten und muß noch optimiert werden und stellt kritischen Pfad dar Charakterisierung der gedruckten Strukturen läuft Simulation und Design von ersten Strukturen sind bereit und warten auf Input aus der Charakterisierung Erste Druckversuche auf gewobene Verbundwerkstoffen durchgeführt Gegenüber Planung - leichte zeitliche Verschiebung durch ausführlichere Sinterversuche allerdings bisher im Rahmen des Gesamtprojektes

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