Entwicklung piezokeramischer Laminate und Fasern für die Integration in Leichtbaustrukturen

Gegenstand des Teilvorhabens sind piezoelektrische Laminate und Fasern zur serientauglichen Fertigung adaptiver Strukturkomponenten. Die Piezolaminate sollen als Verbünde aus Piezokeramikschichten oder Piezokeramikplatten und weiteren Funktionsschichten so hergestellt werden, dass sie den Fertigungsschritt des Druckgießens schädigungsfrei und funktionstüchtig überstehen. Die Piezofasern sollen in Thermoplast-Verbundstrukturen und in für Umformprozesse geeignete mikrostrukturierte Leichtmetall-Träger integriert werden. Dies erfordert Fasern verschiedener Geometrie mit optimierten Sensor- bzw. Aktoreigenschaften, die schädigungsarm montierbar sind. Ziel der zweiten Projektphase ist es, die werkstoffwissenschaftlichen und fertigungstechnischen Grundlagen für die Herstellung gießtecnnisch integrierbarer Piezolaminate zu erarbeiten, sowie einen funktionsoptimierten Aufbau der Laminate zu erreichen. Beim Metalldruckgießen treten kurzzeitig sehr hohe mechanische und thermische (700 Grad C) Belastungen durch die Metallschmelze und dem nachfolgenden Druckaufbau (bis zu 1000 bar) beim Abkühlvorgang durch thermische Fehlpassungen auf. Die Aufgabe besteht in der Entwicklung von Piezolaminaten, bei denen die mechanische Stabilisierung der Piezokeramik, die elektrische Kontaktierung und die Isolierung gegenüber der Metallmatrix, sowie die mechanische Anbindung zwischen Laminat und Metallmatrix gelöst sind. Laminate, die komplett aus anorganischen Werkstoffen bestehen und diesen Belastungen widerstehen, sind bisher nicht bekannt