Characterization of novel thermoplastic-compatible piezoceramic modules for function integrative composite structures

• Autorzy: Hufenbach W. , Gude M. , Heber T. , Tyczynski T. , Weber T.

Warianty tytułu

PL

Charakteryzacja nowych kompatybilnych z termoplastami modułów piezoceramicznych przeznaczonych do zastosowania w wielofunkcyjnych strukturach kompozytowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

For the mass production of adaptive fibre-reinforced thermoplastic structures, the development of process-adapted piezoceramic modules is gaining central importance. Thermoplastic-compatible piezoceramic modules are being developed which are suitable for matrix-homogeneous adhesive-free integration of the modules in fibre-reinforced thermoplastic structures during a simultaneous welding process. The presented studies illustrate the destructive and non-destructive characterization of novel thermoplastic-compatible piezoceramic modules. Aiming at continuous improvement of module design and its manufacturing technology based on an adapted hot-pressing process, the adherence strength of the combined material partners after consolidation and suitable methods of defect defection are investigated. In addition, high voltage actuation tests under static and dynamic loading account for competitive module performance.

PL

Obecnie w produkcji seryjnej adaptacyjnych struktur termoplastycznych wzmocnionych włóknami na znaczeniu zyskują badania elementów piezoceramicznych odpowiednio dopasowanych do procesu wytwarzania. Opracowywane są takie elementy piezoceramiczne, które są kompatybilne z materiałami termoplastycznymi, jednocześnie pozwalające na homogeniczną integrację z osnową podczas jednoczesnego procesu spawania, bez konieczności zastosowania dodatkowych klejów. Przedstawiona praca prezentuje wyniki niszczących i nieniszczących badań nowych modułów piezoceramicznych kompatybilnych z materiałami termoplastycznymi. Dążąc do ciągłego doskonalenia procesu projektowania i wytwarzania elementów piezoceramicznych, w oparciu o dostosowany proces prasowania na gorąco, przebadano siłę przylegania partnerów procesu, a także metody wykrywania wad po procesie konsolidacji materiału. Ponadto, zastosowane wysokie napięcie sterowania podczas statycznych i dynamicznych testów potwierdza konkurencyjną sprawność prezentowanych elementów piezoceramicznych.

Słowa kluczowe

EN

piezoceramic actuators; thermoplastic composites; functional integration; destructive and non-destructive testing

PL

wzbudniki piezoceramiczne; kompozyty termoplastyczne; integracja funkcji; badania niszczące i nieniszczące

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 2
• Strony: 147--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hufenbach W.

autor

Gude M.

autor

Heber T.

autor

Tyczynski T.

autor

Weber T.

• Technische Universität Dresden, Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK), Holbeinstraße 3, 01307 Dresden, Germany,

Bibliografia

• [1] Flemming M., Ziegmann, G., Roth S., Faserverbundbauweisen, Halbzeuge und Bauweisen, Springer-Verlag 1996.
• [2] Hufenbach W. (Hrsg.), Textile Verbundbauweisen und Fertigungstechnologien für Leichtbaustrukturen des Maschinen- und Fahrzeugbaus, Technische Universiät Dresden, SPP 1123, 2008.
• [3] Hufenbach W., Czulak A., Błażejewski W., Gąsior P, Braided high pressure vessels with integrated optical sensors, Kompozyty (Composites) 2009, 9(2), 107-111.
• [4] Qing X. P., Beard S. J., Kumar A., Ooi T. K., Chang F. –K., Builtin sensor network for structural health monitoring of composite structure, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2007, 18, 39-49.
• [5] Petricevic R., Gurka M., Highly Robust Piezoelectric Fiber Composites for Health Monitoring and Structural Control, Proceedings International Symposium on Piezocomposite Applications 2007.
• [6] Belloli A., Niederberger D., Pietrzko S., Morari M., Ermanni P., Structural vibration control via R-L shunted active fiber Composites, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2007, 18, 275-287.
• [7] Kovalovs A., Barkanov E., Gluhihs S., Active control of structures using macro-fiber composite (MFC) Journal of Physics: Conference Series 2007, 93, 012034.
• [8] Arrieta A. F., Wagg D. J., Neild S. A., Dynamic Snap-through for morphing of bi-stable composite plates, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 2010, doi:10.1177/1045389X10390248.
• [9] Hufenbach W., Gude M., Czulak A., Actor-initiated snapthrough of unsymmetric composites with multiple deformation states, Journal of Materials Processing Technology 2006, 175, 1-3, 225-230.
• [10] Modler N., Nachgiebigkeitsmechanismen aus Textilver-bunden mit integrierten aktorischen Elementen, Technische Universität Dresden, Dissertation 2008.
• [11] Gude M., Modellierung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen und funktionsintegrierenden Leichtbaustrukturen für komplexe Beanspruchungen, Technische Universität Dresden, Habilitation 2008.
• [12] Williams R. B., Grimsley B. W., Inman D. J., Wilkie W. K., Manufacturing and mechanics-based characterization of macro fibre composite actuators, Proceedings of IMECE, 2002.
• [13] Wilkie W., Method of Fabricating a Piezoelectic Composite Apparatus. U. S. Patent No. 6,629,341, 2003.
• [14] Wilkie W., Bryant R., Piezoelectric macro-fiber composite actuator and manufacturing method. EP 1 983 584 A2, 2008.
• [15] High J. W., Wilkie W. K., Method of fabricating NASA-standard macro-fibre composite piezoelectric actuators/NASA Langley Research Center. 2003. – Forschungsbericht.
• [16] 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.
• [17] Hufenbach W., Gude M., Modler N., Heber T., Tyczynski T., Sensitivity analysis for the process integrated online polarization of piezoceramic modules in thermoplastic composites, Smart Materials and Structures 2010, 19, 105022.
• [18] Hufenbach W., Gude M., Heber T.,. Design and testing of novel piezoceramic modules for adaptive thermoplastic composite structures, Smart Materials and Structures 2009, 18, 105022.
• [19] Hufenbach W., Gude M., Heber T., Development of novel piezoceramic modules for adaptive thermoplastic composite structures capable for series production, Sensors and Actuators A, 2009, 156, 22-27.