UPD 113/19 - 31.07.2019

Wenn Faserverbundstoffe ihr Versagen ankündigen

Der Physiker Prof. Dr. Markus Sause wird mit dem Wissenschaftspreis der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung ausgezeichnet

Augsburg/MS/MH – Die Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP)hat den Augsburger Physiker Prof. Dr. Markus Sause mit ihrem Wissenschaftspreis ausgezeichnet. Mit seiner Forschung, wie sich bei Faserverbundwerkstoffen Materialversagen frühzeitig bemerkbar macht, und der Entwicklung von Überwachungsmethoden, die in Echtzeit die Materialqualität bewerten, leistet Sause einen herausragenden Beitrag zum Verständnis dieser Werkstoffklasse.
 

Im Rahmen der alle vier Jahre stattfinden DACH-Tagung 2019 der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP), der Österreichischen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (ÖGfZP) und der Schweizerischen Gesellschaft für zerstörungsfreie Prüfung (SGZP) wurde der Wissenschaftspreis in Friedrichshafen feierlich an Markus Sause überreicht. Der Preis wird alljährlich an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für eine herausragende und innovative Leistung zur Entwicklung der zerstörungsfreien Prüfung verliehen. Der Vorsitzende der DGZfP, Dr. Anton Erhard, würdigte in seiner Laudatio die wissenschaftlichen Leistungen hinsichtlich ihrer gezielten Kombination von theoretischen Modellen und experimentellen Arbeiten, sowie der hervorragenden Kommunikationsleistung dieser Erkenntnisse in Form des Buchs „In situ Monitoring of Fiber Reinforced Composites“. Besonders hervorgehoben wurden die Ansätze zur Nutzung der Schallemissionsanalyse für die Überwachung von Bruchvorgängen in Faserverbundwerkstoffen, sowie die Kombination verschiedener Prüfmethoden zur Erhöhung der Aussagesicherheit bei der Prüfung.


Überwachung von Bruchvorgängen in Echtzeit
Mit einem Bruchvorgang verbindet man häufig das unerwünschte finale Ergebnis, wenn man seine Kaffeetasse vom Schreibtisch fallen lässt und diese in viele Teile zerspringt. Bei hierarchischen und anisotropen Materialien, wie faserverstärkten Kunststoffen, bilden sich jedoch bereits weit vor einer solchen Überbelastung erste Schädigungen auf mikroskopischer Skala. Diese frühzeitigen Bruchvorgänge können genutzt werden, um Information über den Zustand des Materials zu gewinnen und damit zu bewerten, wie weit dieses Material noch einsetzbar ist. Da diese ersten Bruchvorgänge sehr zahlreich und dennoch mikroskopisch klein sind, ist es zunächst notwendig, geeignete Prüfverfahren zu entwickeln, welche diese Vorgänge erfassen können. Beispielsweise sind solche Brüche kleine Schallquellen, welche mit piezoelektrischen Sensoren detektiert werden können. Ebenfalls stellen Bruchvorgänge eine lokale Wärmequelle dar und führen auch zu einer messbaren elektromagnetischen Energiefreisetzung. Darüber hinaus verursachen sie auch lokale geometrische Veränderungen, was zu einer Spannungs- und Dehnungskonzentration führt. Alle diese Phänomene lassen sich nutzen, um die Entstehung von ersten Schäden in Faserverbundwerkstoffen zu messen. Möchte man solche Messungen zudem in Echtzeit, d. h. in situ bei der mechanischen Belastung des Materials durchführen, entstehen aber auch große Datenmengen, welche von den Sensorsystemen in Echtzeit erfasst und verarbeitet werden müssen. Die Kombination der Information verschiedener Sensorsysteme erlaubt dann, Stärken einzelner Verfahren zu kombinieren und Schwächen zu kompensieren. Die Arbeiten von Markus Sause beschreiben die Prinzipien dieser verschiedenen Phänomene und erklären, welche technischen Schritte notwendig sind, um mit der jeweiligen Methode Bruchvorgängen in Faserverbundwerkstoffen aufzuspüren. Im Ergebnis wird es damit möglich, den inneren Schädigungszustand des Materials zu jedem Zeitpunkt detailliert zu erfassen. Dies bietet eine völlig neue Datengrundlage für die Berechnung und Vorhersage von faserverstärkten Materialien und damit einen wesentlichen Baustein für die Betriebssicherheit von technischen Systemen aus diesen Werkstoffen.
 

Zum Preisträger
Prof. Dr. Markus Sause studierte Physik mit Nebenfach Informatik und promovierte in Experimentalphysik zur Anwendung von Schallemissionsanalyse auf hybride Faserverbundwerkstoffe. Seine Habilitation behandelt die Entwicklung und Kombination von in situ Prüfverfahren zur Charakterisierung von Faserverbundwerkstoffen. Derzeit ist er Vertretungsprofessor für Mechanical Engineering am Institut für Materials Resource Management an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Universität Augsburg. Seit 2017 ist er Vorsitzender des Fachausschusses Schallemissionsprüfverfahren der DGZfP, sowie Mitglied des Vorstands der European Working Group on Acoustic Emission (EWGAE). Der inhaltliche Schwerpunkt seiner Arbeit liegt in der Erforschung des Werkstoffverhaltens von hybriden Faserverbundwerkstoffen, der Entwicklung von Prüfmethoden zur Werkstoffcharakterisierung, sowie der Modellierung und Datenanalyse.

Ansprechpartner für Medien & Presse

Arbeitsgruppenleiter
Mechanical Engineering

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