Detection of material integrated conductors for connective riveting of function-integrative textile-reinforced thermoplastic composites

• Autorzy: Hufenbach W. A. , Adam F. , Gude M. , Korner I. , Heber T. , Winkler A.

Warianty tytułu

PL

Detekcja zintegrowanych materiałów połączeń nitowych integracyjnej funkcji kompozytów termoplastycznych wzmocnionych włóknemtekstylnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to their highly-specific mechanical properties as well as ease of design combined with economic and reproducible manufacturing processes, textile-reinforced composites based on thermoplastic matrix systems exhibit great potential for application in lightweight structures ready for mass production. Moreover, the integration of additional functional networks composed of sensors, actuators, and electric components in thermoplastic lightweight structures enables operationaldependent control and adaptation of the structural behaviour with regard to health monitoring or active vibration and noise control. For the creation of complex structures, the use of material-adapted joining techniques is necessary. This publication is a contribution to the development of material- and application-adapted rivetting technology for the joining and electrical contacting of textile-reinforced composite parts with integrated conductors. In particular, different materials and methods for the generation of conductive paths are assessed. For accurate placement of a contacting rivet, various methods for the detection and localization of the conductors after integration, are investigated. Especially X-ray technology demonstrates good performance with regard to a high volume process chain. Furthermore, the studies show the ability to use printed conductors and carbon fibres as well as conventional wires for integration in textile-reinforced composites, suitable for mass production.

PL

Ze względu na bardzo dobre własności mechaniczne oraz swobodę projektowania w połączeniu z ekonomicznymi i powtarzalnymi procesami wytwórczymi kompozyty włókniste o osnowie termoplastycznej posiadają ogromny potencjał, szczególnie do wykorzystania w produkcji seryjnej konstrukcji lekkich. Ponadto, integracja dodatkowych funkcji w postaci czujników, wzbudników i elementów elektrycznych w termoplastycznych konstrukcjach lekkich pozwala na kontrolę oraz adaptację zachowań projektowanych struktur. Przykładem mogą być urządzenia do monitorowania funkcji życiowych, aktywnego tłumienia drgań oraz kontroli natężenia hałasu. Do wykonania takich złożonych struktur kompozytowych niezbędne jest jednak użycie odpowiednio zaadaptowanych technik łączenia. Niniejsza publikacja wnosi wkład w rozwój technik nitowania i połączeń elektrycznych dostosowanych do elementów z kompozytów włóknistych ze zintegrowanymi przewodnikami. W szczególności, ocenie poddane zostały różne materiały i metody przeznaczone do wytwarzania ścieżek przewodzących, przetestowano ponadto dokładne pozycjonowanie nitów oraz metody lokalizacji przewodników po procesie integracji. W tym przypadku bardzo dobre wyniki pokazała technologia rentgenowska X-ray, szczególnie w wysoko wydajnych liniach produkcyjnych. Ponadto przedstawiono perspektywy integracji przewodników drukowanych, włókien węglowych oraz tradycyjnych przewodów elektrycznych w strukturach kompozytów włóknistych wytwarzanych seryjnie.

Słowa kluczowe

EN

thermoplastic composites; non-destructive testing; function integration; joining technology

PL

kompozyty o osnowie termoplastycznej; badania bezinwazyjne; integracja funkcji; techniki łączenia

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 2
• Strony: 152--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hufenbach W. A.

autor

Adam F.

autor

Gude M.

autor

Korner I.

autor

Heber T.

autor

Winkler A.

• Technische Universitat Dresden, Instituteof Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK), Holbein strase 3, D-01307 Dresden, Germany,

Bibliografia

• [1] Schmachtenberg E., Strohhacker J., Durable thermoplastic sandwich panels for various composite applications, S.A.M.P.E. Journal, SAMPE, Covina, CA., 2006, 42, 24-27.
• [2] Kaw A. K., Mechanics of Composite Materials, by 2th Edition, CRC Press, 2006.
• [3] Schulz Ch., Scheithauer U., Cherif Ch., New technology for producing biaxialy reinforced multi-layer knitted fabrics, Melliand English Textilberichte, Frankfurt 2006, 87, 5, E73-E74.
• [4] Gude M., Modellierung von faserverstarkten Verbundwerkstoffen und funktionsintegrierenden Leichtbaustrukturen fur komplexe Beanspruchungen, Habilitation, Technische Uniyersitat, Dresden 2008.
• [5] Modler N., Nachgiebigkeitsmechanismen aus Textilverbunden mit integrierten aktorischen Elementen, Dissertation, Technische Universitat Dresden, 2008.
• [6] Cherif Ch., Hoffmann G., Diestel O., Rodel H., Paul Ch., Pfeifer G., Textilbasierte Thermoplastverbundkunststoffe in Komplexbauweise mit Funktionsintegration, 1. Aachen- Dresden International Textile Conference, Aachen, November 2007, 29-30 (CD-ROM).
• [7] Beyreuther R., Brunig H., Vogel R., Preferable filament diameter ratios of hybrid yarn components for optimized long-fiber reinforced thermoplastics, International Polymer Processing 2002, XVII, 2, 153-157.
• [8] Mader E., Rothe C., Tailoring of commingled yarns for effective composite properties, Chemical Fibers International 2006, 56, 298-300.
• [9] Hufenbach W., Gude M., Modler N., Heber T., Winkler A., Friedrich J., Processing studies for the development of a robust manufacture process for active composite structures with matrix adapted piezoceramic modules, Kompozyty (Composites) 2009, 9, 2, 133-137.
• [10] Hufenbach W., Hornig A., Kupfer R.: Verfahren und Vorrichtung zum Yerbinden von thermoplastischen Faserverbundbauteilen mittels stiftformiger Funktionselemente, Patent, submitted 2009, 11.
• [11] Hufenbach W., Adam F., Kupfer R., A novel textile-adapted notching technology for bolted joints in textile-reinforced thermoplastic composites, Proceedings ECCM 14, Budapest 07-10.6.2010, Paper ID 461.
• [12] Hufenbach W., Helms O., Kupfer R., Gestaltung von textilverbundgerechten Fugezonen mit warmgeformten Nietund Bolzenlochern, Kunststofftechnik/Journal of Plastics;Technology 2010, 09.
• [13] Helms O., Konstruktion und technologische Umsetzung von hochbeanspruchten Lasteinleitungssystemen fur neuartige Leichtbaustrukturen in Faserverbundbauweise, Dissertation, Technische Universitat, Dresden 2006.