Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Thermal analysis of 3D-CF/Al-MMC by means of DSC and dilatometry tests

100%

Hufenbach W. , Gude M. , Czulak A. , Malczyk P. , Winkler A.

|

tom R. 13, nr 2

96--101

EN

Increasing demands for energy efficient lightweight structures capable of working in complex termomechanical loading conditions require the selection of appropriate load adapted materials as well as the development of associated manufacture processes ready for series production. Metal matrix composites with their advantages such as high thermal stability, reinforcement structure designability and high specific material properties have become more popular among materials applied as reliable load bearing products. To adapt the manufacturing process for these composites, understanding of solidification processes, the type and formation of interface and thermal behaviour of the composite are indispensable. The aim of this work was to understand the thermal behaviour of aluminium based metal matrix composites reinforced with carbon fibres 3D textile manufactured via the high pressure die casting (HPDC) process. Within the residual stress analysis and the sensitivity analysis of fibre coatings, plane specimens made of Al 226D with a carbon fibre (HTS) reinforcement with a nickel phosphorus coating have been investigated. Differential scanning calorimetry (DSC) and dilatometry tests have been performed considering the anisotropy of textiles and the formation of a crystallisation front in the cast specimens.

PL

Wzrastający popyt na kompozyty na osnowie metalowej charakteryzujące się zdolnością do pracy w złożonych warunkach termomechanicznych wymaga dokładnej selekcji materiałów, jak również stworzenia dostosowanego procesu produkcji seryjnej. Kompozyty o osnowie metali lekkich posiadają szereg zalet, dzięki którym stają się coraz bardziej popularne wśród materiałów przeznaczanych na odpowiedzialne konstrukcje. Z tych zalet między innymi należy wyróżnić: wysoką stabilność temperaturową, elastyczność w projektowaniu struktury umocnienia oraz wysokie własności mechaniczne w odniesieniu do gęstości. W celu zoptymalizowania i adaptacji procesu produkcji kompozytów do warunków wielkoseryjnych niezbędne jest zrozumienie własności termicznych wytworzonego materiału. Celem tej pracy było wyznaczenie podstawowych własności termicznych kompozytu na osnowie stopu aluminium wzmacnianego włóknem węglowym w postaci trójwymiarowych tkanin, w procesie odlewania wysokociśnieniowego w kokilach. Włókno węglowe T800 infiltrowane było przez stop AlSi9Cu3(Fe) o numerze normy 226D. Z uwagi na bardzo dużą rozbieżność współczynników rozszerzalności cieplnej osnowy i wzmocnienia granica tych dwóch faz jest narażona na powstawanie naprężeń termicznych. Aby zniwelować powstałe naprężenia, niezbędne jest stosowanie pokrycia włókien węglowych przed procesem infiltracji. W pracy przeprowadzono badania skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC) oraz dylatometrii. Wykonano próby na próbkach nieumocnionych, umocnionych włóknami węglowymi oraz umocnionych włóknami węglowymi uprzednio pokrytymi powłoką niklowo-fosforową (NiP). Praca ta ukazuje, iż pokrywanie włókien węglowych powłoką na bazie niklu znacznie zmniejsza podatność produktu na mikropęknięcia, jak również ilość naprężeń termicznych powstałych w procesie produkcji odlewniczymi metodami wielkoseryjnymi.

2

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

86%

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

|

tom R. 11, nr 2

152-156

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.

3

Processing studies for the development of a robust manufacture process for active composite structures with matrix adapted piezoceramic modules

86%

Hufenbach W. , Gude M. , Modler N. , Heber T. , Winkler A. , Friedrich J.

|

tom R. 9, nr 2

133-137

EN

Active composite structures based on thermoplastic matrix systems exhibit a high application potential for lightweight structures ready for series production, due to the high specific mechanical properties as well as the high design freedom combined with economic and reproducible manufacture processes. Moreover, the integration of additional functional components like material-embedded piezoceramic actuators or sensors in thermoplastic lightweight structures enables a purposeful manipulation of the dynamic and vibroacoustic structural behaviour. Among function integration like quality monitoring or active vibration and noise control, also structural applications for example in morphing structures and compliant mechanisms are possible. Thus fibre-reinforced thermoplastic composites with embedded material adapted piezoceramic modules offer a wide area of new applications. Actually the lack of efficient manufacture processes impeded the spread of these new material systems. The use of adaptive composite structures in series applications requires novel actuators and sensors with related manufacture processes capable for series production. This publication gives a contribution for the development of a robust and efficient manufacture process for such new active composites, which bases on a material and actuator adapted hot pressing technique for the realization of short cycle times. Therefore the main focus is put on experimental and theoretical studies for the integration of piezoceramic elements into fibre-reinforced structures. Besides the evaluation of design and process parameters, the influences of the processing parameters on the ceramic elements are investigated to create an adaptive composite structure without damaging of the brittle ceramic. Basic elements of these studies are new thermoplastic composite compatible piezoceramic modules (TPM), which are predestined for a material homogeneous actuator integration in fibre-reinforced thermoplastic composites by use of a welding process. The investigations show a successful manufacture and embedding of these novel piezoceramic modules into fibre-reinforced structures.

PL

Aktywne struktury kompozytowe bazujące na osnowie termoplastycznej, dzięki swym specyficznym właściwościom mechanicznym oraz łatwości projektowania wraz z ekonomicznym i powtarzalnym procesem wytwórczym, posiadają ogromny potencjał aplikacyjny w seryjnej produkcji struktur lekkich. Ponadto, integracja dodatkowych komponentów, jak wzbudniki piezoceramiczne bądź sensory w lekkiej strukturze termoplastycznej, pozwala na celową ingerencję w jej właściwości dynamiczne oraz wibroakustyczne. Oprócz tego umożliwia monitorowanie zużycia elementów, tłumienie wibracji i kontrolę szumu, ale również może zostać wykorzystana jako aplikacja w strukturach morficznych oraz układach podatnych. Kompozyty z osnową termoplastyczną wzmocnione włóknami ciągłymi wraz z umieszczonymi wewnątrz materiałowo dopasowanymi modułami piezoceramicznymi posiadają ogromny potencjał w zastosowaniach w dziedzinie aktywnych drgań oraz kontroli hałasu. Obecnie brak wydajnego procesu wytwarzania skutecznie hamuje popularyzację tych nowych systemów. Prezentowana publikacja przyczynia się do rozwoju stabilnego i wydajnego procesu wytwarzania tych nowych kompozytów aktywnych, opierającego się na dopasowanej metodzie prasowania na gorąco, pozwalającej na skrócenie czasu cyklu produkcyjnego. Z tego względu główny nacisk położono na badania eksperymentalne i rozważania teoretyczne dotyczące integracji układów piezoceramicznych w strukturach włóknistych. Podstawowym elementem tych badań są nowe moduły piezoceramiczne, kompatybilne z kompozytami termoplastycznymi (TPM), predestynowane do integracji jednorodnych wzbudników w termoplastycznych kompozytach włóknistych. Badania przedstawiają udane próby wytwarzania i wprowadzania tych nowoczesnych modułów piezoceramicznych do struktur wzmacnianych włóknami ciągłymi.