2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16579Ziel ist die Optimierung von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) auf Basis der Thin-Ply Technologie mit einer Nanopartikel modifizierten Matrix hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Schadenstoleranz gegenüber Schlagschäden. Von großer Bedeutung ist in vielen Bauteilen die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer frühzeitigen Werkstoffschädigung an freien Rändern. Eine Optimierung dieses Verhaltens kann durch eine Reduktion der Einzelschichtdicke erreicht werden. Mit dieser Thin-Ply genannten Technologie reduziert sich bei gleichbleibender Dicke des Laminats die Anzahl von Schäden wie Zwischenfaserbrüchen. Allerdings wirkt sich die geringere Anzahl an Schädigung nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften von gekerbten oder schlagbeanspruchten Laminaten aus, so dass sie aufgrund der niedrigeren Bruchzähigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Laminaten gleicher Dicke eine geringere statische Festigkeit und ein Sprödbruchverhalten aufweisen. Da die Schadensentwicklung bei Schlagschäden maßgeblich von matrixdominierten mechanischen Eigenschaften des Verbundes abhängig ist, soll untersucht werden, ob diese Nachteile der Thin-Ply Laminate durch eine Modifikation des Kunststoffes ausgeglichen werden können, indem die Bruchzähigkeit durch Einbringung von Nanopartikeln erhöht wird. Eine Modifikation der Matrix mit Graphen-Nanopartikeln ist hier ein vielversprechender Ansatz, der bereits intensiv in der Optimierung herkömmlicher FKV angewendet wird. Es sollen Thin-Ply Laminate mit einer Nanopartikelmodifikation der Matrix hergestellt und die Versagensmechanismen, der Einfluss der Schichtdicke und -reihenfolge sowie die Optimierung der Laminate mit von Graphen-Nanopartikeln untersucht werden, um das Potential dieses neuartigen Werkstoffes vollständig auszuschöpfen.The objective is to optimise the mechanical properties of fibre reinforced polymers (FRP) with a thin-ply laminate structure and a matrix modification with nanoparticles particularly with regard to the damage tolerance against impacts. The resistance against early material damage at free edges is of great importance in many components. An optimisation of this property can be achieved by reducing the single ply thickness of the laminate. With this technology, called thin-ply, the amount of damage, such as microcracking can be significantly reduced at constant total thickness of the composite laminate. However, the smaller amount of damage has negative influence of the mechanical properties of open-hole specimen and with regard to the resistance against impact damage, because of the lower fracture toughness. Thus, the ultimate static strength of thin-ply laminates is lower in comparison to traditional laminates of the same thickness and they show a brittle type of failure. Since the defect development at impact damage is mainly influenced by matrix dominated mechanical properties, it is to be investigated, whether these disadvantages of the thin-ply laminates might be compensated by a polymer modification increasing the fracture toughness with an insertion of nanoparticles. A matrix modification with graphene nanoparticles is here a promising approach that is already applied extensively for optimising traditional FRP. Fibre reinforced polymers with a thin-ply laminate structure and a matrix modification with graphene nanoparticles are to be produced and the failure mechanisms, the influence of ply thickness and layer orientation as well as graphene nanoparticles is to be investigated in order tap the full potential of these promising new materials.