Die Aktivitäten im Bereich Composites, Sandwichmaterialien und Polymere / Kunststoffe umfassen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, Untersuchung von Schadensfällen, Beratung, Modellierung und Dienstleistungen.

Ziele dieser Aktivitäten sind, die Nutzbarkeit und Anwendung dieser Materialien in den Anwendungsbereichen der Maschinenindustrie, der Verkehrs- und Transportmittel, der Luft- und Raumfahrt sowie im Bauwesen zu steigern.

Kontakt: Dr. Michel Barbezat, Dr. Andreas J. Brunner

Materials Engineering
Neben den bekannten Vorteilen der Composites (wie z. B. hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit, Korrosionswiderstand, elektrische Isolation (GFK) oder elektromagnetische Transparenz) für anspruchsvolle Anwendungen leiden Composite-Bauteile- und Strukturen oft unter dem Nachteil ihrer Empfindlichkeit gegenüber Impakt (Schlag) und Umwelteinflüssen.

Mehrere Forschungsprojekte fokussieren auf die Implementierung von Neuentwicklungen der Nanotechnologie aus dem Polymer-Bereich (nano-gefüllte Systeme) in faserverstärkte Composites, um damit eine Verbesserung ihrer Belastbarkeit - z. B. Zähigkeit und Widerstand gegen Impakt - , bzw. eine Optimierung spezifischer Eigenschaften zu erzielen.

Charakterisierung

Eine fachgerechte Charakterisierung von Materialien, Bauteilen und Systemen aus Polymeren, Composites und Sandwichmaterialien bilden die Grundlage für erfolgreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten F+E, sowie anspruchsvollen Dienstleistungen.

Dazu werden nach Bedarf spezifische Versuchsaufbauten und Charakterisierungsverfahren entwickelt.

Branchenspezifische Untersuchungen werden durchgeführt, z. B. an Kunstoff- und Verbundrohren, Filtertassen und Verbindungsteilen oder bezüglich Umwelteinflüssen und Alterung, speziell experimentelle Hagelsimulationen und Zeitstandversuche. 

Zerstörungsfreie Prüfung & Strukturüberwachung
(NDT & SHM)

Neben den bekannten Vorteilen der Composites (wie z. B. hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit, Korrosionswiderstand, elektrische Isolation (GFK) oder elektromagnetische Transparenz) für anspruchsvolle Anwendungen leiden Composite-Bauteile- und Strukturen oft unter dem Nachteil ihrer Empfindlichkeit gegenüber Impakt (Schlag) und dem grossen Aufwand für ihre Insprektion und Wartung.

Methoden für die Überwachung der Integrität komplexer Composite-Strukturen (Structural Health Monitoring, SHM) sollen weiterentwickelt werden. Hierfür eignen sich zerstörungsfreie Prüfmethoden (Non Destructive Testing, NDT) - wie z. B. Schallemission (SE), Acousto-Ultrasonics (AU) und elektromechanische Impedanz - besonders gut. Ein Ziel ist dabei, die zusätzliche Funktionalität der "Selbstüberwachung" in die Struktur zu integrieren, was bei der aktuell steigenden Komplexität der Strukturen und Systeme (und der daraus folgenden Anfälligkeit) immer wichtiger wird.

Für derartige Fragestellungen müssen einerseits Elemente in die Strukturen integriert werden, welche diese Funktionalität ermöglichen. AFC-Elemente gehören für solche Funktionen den prädestinierten Kandidaten.

Empa’s laboratory Mechanical Systems Engineering is a specialised partner of Bertrand Piccard’s newest challenging project Solar Impulse, having the goal of flying around the world with an extremely lightweight composite solar airplane. The laboratory’s task is to assist Solar Impulse with the experimental characterisation of the mechanical properties of the involved CFRP laminates and components.

• Nanoreinforced thermoplastics and thermoset fibre-composites for higher toughness
• Neue Wege zur Steigerung der Vorspannung von filigranen Hochleistungsbeton-Elementen mit kohlenstofffaser-verstärkten Kunststoffdrähten (CFK)
• Formulation and Processing of Carbon-Nanotube Hybrid Epoxy Nanocomposites
• Zerstörungsfreie Prüfverfahren für Schweissnähte von Kunststoffdichtungsbahnen
• Multifunctional Use of Active Fibre Composites (PhD)
• Wire-less Active Fibre Composites (AFC) signal transmission
• Fracture Mechanics of Composites
• Icotec-ESA: Charakterisierung von Composite-Schrauben
• Long Term Reliability of Active Fiber Composite (AFC) Sensors/Actuators (PhD)

Kontakt: Dr. M. Barbezat, Dr. A. Brunner