Influence of cure-induced shrinkage of pre-impregnated woven glass fiber fabrics on the temperature- and direction-dependent deformation of composites measured by digital image correlation

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Epoxidharz ist in der Leiterplattenindustrie eines der meist eingesetzten Materialien in Kombination mit Glasfasergeweben. Während der Verarbeitung dieser Materialien kommt es zu einem irreversiblen Aushärtungsschrumpf. Dieser Aushärteschrumpf wurde für Reinharzproben ausreichend bestimmt, jedoch ist die Messung des Schrumpfes von Faserverbundstoffen komplexer und mit gewohnten Messaufbauten nicht bestimmbar. In vorangegangen Experimente konnte ein neuer Messaufbau gefunden werden, mit dem in Kombination mit Finite Elemente Simulation ein sogenannter Schrumpfkoeffizient errechnet werden konnte. Diese Methode basiert auf einem Bi-Material Streifen, welcher unter kontrollierten Bedingungen ausgehärtet wird und dessen Deformation mittels digitaler Bildkorrelation laufend erfasst wird. Das Ziel dieser Arbeit war es, eine ganze Materialfamilie, welche das gleiche Harz jedoch unterschiedliche Glasfasergewebe beinhaltet, zu charakterisieren. Dabei musste der Messaufbau optimiert werden, da die Messergebnisse in den Vorversuchen signifikante Streuung aufwiesen. Diese Optimierung umfasste eine Temperaturkalibrierung der Messumgebung, die für die Proben chargen- und positionsbezogen ausgewertet wurde. Durch die Messungen und Auswertung der Daten konnten Zusammenhänge zwischen Glasfasergewebetyp, Harzgehalt und Faserzahl gefunden werden. Somit können Voraussagen bezüglich zukünftiger oder alternativer Kombinationen von Glasfasergeweben und deren Eigenschaften getroffen werden. Zusätzlich wurde das Aushärteverhalten der Materialfamilie mittels modellfreier Kinetik bestimmt. Durch die Kombination beider Ansätze konnte für jede Probe eine positions- und temperaturabhängige Aushärtekurve erstellt werden, mit der die Deformationen normalisiert verglichen werden konnten. Die Auswertung zeigte einen Einfluss von den produktionsbedingten Unterschieden in Kett- und Schussrichtungen des Gewebes auch bei gleicher Faserzahl.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss des aushärtebedingtem Schrumpfes auf das temperatur- und zeitabhängige Verformungsverhalten von Verbundkunststoffen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Pinter, Gerald, Betreuer (intern)
  • Zündel, Julia, Betreuer (extern), Externe Person
Datum der Bewilligung21 Okt. 2022
StatusVeröffentlicht - 2022