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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer mechanischen Schädigung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind faserverstärkte Kunststoffe beziehungsweise Faserverbundkunststoffe (FVK) bekannt. Diese faserverstärkten Kunststoffe werden häufig als Leichtbaumaterialien, beispielsweise im Bereich des Fahrzeugbaus oder im Bereich der Luftfahrtindustrie eingesetzt. Sie bestehen im Allgemeinen aus Faserbündeln, sogenannten Rovings, beispielsweise aus Kohlenstoff-Aramid oder Glasfasern, welche in einer Kunststoffmatrix aus duroplastischem oder thermoplatischem Kunststoffmaterial eingebettet sind. Die Kunststoffmatrix übernimmt dabei die Verbindung der Fasern untereinander und sorgt für eine stabile Form des Bauteils, während die Fasern für die Weiterleitung der Kräfte in dem Bauteil sorgen.
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Durch den zunehmenden Austausch von Bauteilen, welche bisher insbesondere aus metallischen Materialien hergestellt worden sind, durch derartige Leichtbauteile aus faserverstärktem Kunststoffmaterial entstehen neben Vorteilen beim Gewicht jedoch auch zusätzliche Probleme. Im Gegensatz zu Metallen gestaltet sich die Prüfung von Faserverbundkunststoffen auf mechanische Beschädigungen häufig sehr schwierig, da im Gegensatz zu Metallen eine Sichtprüfung oft nicht ausreichend ist. Bauteile aus Faserverbundkunststoff können einerseits bei teilweisem Versagen immer noch eine ausreichende Restfestigkeit, die sogenannte „damage tolerance” besitzen, bevor sie dann – und dies ohne weitere Vorankündigung – versagen. Eine Sichtprüfung lässt häufig einzelne gebrochene oder gerissene Fasern beziehungsweise Faserbündel aufgrund der Ummantelung mit dem vergleichsweise elastischen Material der Kunststoffmatrix nicht erkennen, sodass eine Vorschädigung unbemerkt vorliegen und dann zu einem schlagartigen Versagen bei der nächsten anstehenden Lastspitze, beispielsweise bei einem Fahrzeug, wenn dieses durch ein Schlagloch fährt, führen kann. Dies ist äußerst problematisch, sodass in vielen Leichtbaustrukturen auf Basis von faserverstärkten Kunststoffen die Auslegung mit einer vergleichsweise hohen Sicherheit erfolgt, um eine möglichst hohe Schwelle der Reservefestigkeit zu erreichen. Letztlich führt dieses Sicherheitsdenken jedoch dazu, dass einerseits das wertvolle Leichtbaupotential des Werkstoffs nicht gänzlich ausgeschöpft wird, und dass außerdem ein vergleichsweise teures Bauteil entsteht, da der Großteil der Materialkosten des Bauteils durch die Fasern verursacht wird.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zum Erfassen einer mechanischen Schädigung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial anzugeben, welche mit minimalem Mehraufwand eine Funktionsüberwachung des Bauteils hinsichtlich Schädigung ermöglicht, und so das verfügbare Leichtbaupotential des Bauteils besser erschließt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Anspruch 11 beschrieben. Der hiervon abhängige Unteranspruch beschreibt eine besonders günstige Weiterbildung einer derartigen Verwendung.
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Erfindungsgemäß wird zum Erfassen einer mechanischen Schädigung des Bauteils aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterial ein Sensor eingesetzt, wobei zumindest ein Teil des Sensors in das Bauteil integriert ausgebildet ist. Ein solcher in das Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial integrierter Sensor kann beispielsweise an hinsichtlich der Belastung relevanten Stellen in das Bauteil integriert werden. Auch eine Integration beispielsweise über die gesamte Baulänge des Bauteils ist bei einem faserverstärkten Kunststoffmaterial vergleichsweise einfach und effizient möglich, ohne dass das Bauteil dadurch schwerer oder nennenswert schwerer wird. Der in das Bauteil integrierte Sensor ermöglicht die Überwachung des Zustands des Bauteils und erlaubt es so, im Falle eines Versagens des Bauteils dieses Versagen zu erkennen, ohne dass dieses an dem Bauteil beispielsweise von außen ersichtlich ist. Durch den in das Bauteil integrierten Sensor kann also eine ständige Überwachung des Zustands des Bauteils hinsichtlich mechanischer Schädigungen erfolgen. Auf zusätzliche, die Versagenssicherheit erhöhende Faseranteile oder das Bauteil verstärkende Materialien kann dadurch weitgehend verzichtet werden, sodass durch die erfindungsgemäße Integration des Sensors das Leichtbaupotential des Materials ohne Sicherheitsrisiko voll ausgeschöpft werden kann.
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In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Bauteil dabei elektrisch leitfähige Fasern auf, welche einen Teil des Sensors bilden. Bei dieser Ausgestaltung, welche sich insbesondere für mit Kohlefasern verstärkte Bauteile eignet, können einzelne beziehungsweise mehrere durch das Bauteil verlaufende Kohlefasern aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit direkt genutzt werden, um von einem kleinen elektrischen Strom durchflossen zu werden. Bei einer Schädigung der vom elektrischen Strom durchflossenen Faserbündel, beispielsweise durch ein Reißen der Faser oder ein plastisches Dehnen, tritt eine Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit auf, welche über geeignete Messanordnungen erfasst und ausgewertet werden kann. Dadurch lassen sich Aussagen über den Zustand des Bauteils generieren und eine eventuelle mechanische Schädigung kann rechtzeitig erkannt werden.
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In einer ergänzenden oder alternativen Ausgestaltung hiervon ist es dabei vorgesehen, dass das Bauteil lichtleitfähige Fasern aufweist, welche einen Teil des Sensors bilden. Diese Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist besonders dann geeignet, wenn alle oder einzelne Verstärkungsfasern des faserverstärkten Kunststoffmaterials in Form von Glasfasern realisiert sind. Diese können dann als Lichtleiter von Licht durchströmt werden, welches beispielsweise gepulst durch die Glasfasern beziehungsweise ein Faserbündel von Glasfasern geleitet wird. Das durch die Fasern geleitete Licht wird dann beispielsweise über eine Fotozelle oder dergleichen entsprechend ausgewertet und eine verringerte oder ausbleibende Detektion des in die lichtleitfähigen Fasern eingeleiteten Lichts am anderen Ende des Bauteils lässt Rückschlüsse auf eine mechanische Schädigung des Glasfaserbündels und damit verbunden eine mechanische Schädigung des Bauteils zu.
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Die beiden eben beschriebenen Varianten haben den Vorteil, dass die in dem faserverstärkten Bauteil ohnehin vorhandenen Fasern verwendet werden können, um neben der Kraftweiterleitung auch die Aufgabe der Sensorik zu übernehmen. Ferner könnten auch zusätzliche Faserbündel, welche speziell für die Sensorik ausgebildet sind und beispielsweise in geeigneter Art und Weise aus dem Bauteil herausgeführt sind und mit Stromgebern und Strommessgeräten beziehungsweise lichtemittierenden und lichtempfangenden Bauteilen versehen sind, verwendet werden.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerdem vorgesehen sein, dass ein metallischer Faden als Sensor in das Bauteil integriert ist. Ein solcher metallischer Faden kann beispielsweise an einer oder mehreren Stellen in das Bauteil integriert sein. Insbesondere kann der Faden dabei als Konstantan-Faden ausgebildet sein, welcher beispielsweise zur Messung in der Art eines Dehnungsmessstreifens verwendet werden kann, um durch einen sich ändernden elektrischen Widerstand eine entsprechende Dehnung des Bauteils zu detektieren. Erfolgt die Dehnung dabei anders als vorausberechnet, kann darauf geschlossen werden, dass einzelne Fasern bereits versagt haben und die größere Dehnung als erwartet aufgrund der nicht mehr ausreichenden mechanischen Stabilität des Bauteils auftritt.
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In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee ist es dabei vorgesehen, dass der metallische Faden oder die elektrisch leitfähigen Fasern mit einem Transponder verbunden sind oder einen solchen Transponder bilden, welcher in das Bauteil integriert ausgebildet ist. Ein solcher Transponder kann beispielsweise als RFID-Transponder bekannter Bauart ausgebildet sein. Dieser kann dann von einem Lesegerät außerhalb des Bauteils erfasst werden, sodass durch dieses Lesegerät außerhalb des Bauteils der Zustand des Bauteils detektiert und ausgewertet werden kann.
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Dabei ist die Verendung von RFID-Sensoren wieder besonders einfach und effizient, da diese beispielsweise als einfache flexible Plättchen auf das Bauteil aufgeklebt werden können. Diese können dann mit einer entsprechenden Schicht ummantelt werden, beispielsweise nach dem Aufkleben zusammen mit dem gesamten Bauteil in einem Spritzgussprozess umspritzt werden. Da die RFID-Technologie durch das Lesegerät über magnetische Wellen beziehungsweise Radiowellen die benötigte Energie für den Sensor zum Transponder transportiert und diesen entsprechend auswertet, ist keinerlei Anbindung über Kabel oder dergleichen notwendig, sodass hierdurch kein zusätzlicher Aufwand entsteht und keine Stellen vorhanden sein müssen, an denen die Ummantelung des Bauteils durchbrochen werden muss. Die RFID-Technologie hat darüberhinaus den Vorteil, dass RFID-Chips besonders einfach und kostengünstig ausgeführt werden können, sodass für den RFID-Chip selbst kein oder kein nennenswerter Kostenaufwand im Hinblick auf die Kosten für das faserverstärkte Bauteil entsteht.
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Einfachste und kostengünstige RFID-Chips selbst, wie sie beispielsweise zur Warenerkennung und/oder Diebstahlüberwachung im Einzelhandel eingesetzt werden, können einfach und effizient auf einen Rohling des Bauteils aufgeklebt und mit einer entsprechenden Schutzschicht ummantelt beziehungsweise überzogen werden. Bereits eine Verformung des RFID-Chips selbst ändert dessen elektrische Eigenschaften, sodass hier ohne weiteren Aufwand eine Nutzung des RFID-Chips als in das faserverstärkte Bauteil integrierter Sensor möglich wird.
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Neben der Messung einer spannungsabhängigen Dehnung des Bauteils aus dem faserverstärkten Kunststoffmaterials ist es auch möglich, über am Markt an sich bekannte und erhältliche RFID-basierte Sensoren Feuchtigkeit und/oder Temperatur im Bereich des Bauteils zu messen. Dies gibt Aufschluss über Umgebungstemperaturen, beispielsweise dann, wenn das Bauteil in einem Fahrzeug in der Nähe eines Auspuffs oder des Motors eingesetzt wird. Über eine geeignete Datei kann über die Lebensdauer des Bauteils Feuchte und Temperatur dokumentiert werden, um so eine kritische Alterung des Bauteils vorhersagen zu können und unabhängig von eventuellen Schäden, welche von einem Dehnungssensor detektiert werden können, eine Wartung oder einen Austausch einzuleiten.
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Dabei ist der Einsatz der Technologie in Fahrzeugen von besonderem Interesse, sodass die bevorzugte Verwendung der Vorrichtung in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in der Überwachung eines tragenden Bauteils aus faserverstärktem Kunststoffmaterial eines Fahrzeugs dient. Insbesondere hier ist die Integration eines Sensors zur Überwachung der mechanischen Schädigung von besonderem Vorteil, da dieser Sensor erst die Ausschöpfung des kompletten Leichtbaupotentials des faserverstärkten Kunststoffmaterials ermöglicht. Da jede Gewichtseinsparung bei Fahrzeugen auch mit einer Einsparung an Kraftstoff einhergeht, können so bei den sehr hohen Stückzahlen, welche in der Fahrzeugindustrie üblich sind, durch das Leichtbaupotential des faserverstärkten Kunststoffmaterials erhebliche Mengen an Gewicht und damit auch erhebliche Mengen an Kraftstoff bezogen auf die großen bei Fahrzeugen üblichen Stückzahlen erreicht werden.
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Insbesondere beim Einsatz der Vorrichtung bei einem faserverstärkten Bauteil in einem Kraftfahrzeug ist der Aufbau mit einem RFID-Chip als Sensor oder Teil eines Sensors besonders elegant und einfach, da in einem Kraftfahrzeug ohnehin typischerweise RFID-Transponder eingesetzt werden, beispielsweise im Bereich von Reifendrucksensoren, der Erkennung der Sitzbelegung und bei ähnlichen Aufgaben. Der Bordcomputer eines Fahrzeugs ist daher typischerweise so ausgebildet, dass er die Funktion eines Lesegeräts für derartige RFID-Transponder übernehmen kann, sodass außer der Integration des sehr kostengünstig ausführbaren RFID-Sensors in das faserverstärkte Bauteil kein zusätzlicher Bauteilaufwand entsteht und lediglich eine zusätzliche Softwareprogrammierung erforderlich ist, um neben den oben genannten Funktionalitäten auch eine Überwachung des Zustands von faserverstärkten Bauteilen in einem Fahrzeug mit zu übernehmen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich dabei aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
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Dabei zeigen:
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1 ein beispielhaftes Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial mit integrierter Sensorik;
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2 ein Spannungs-Dehnungs-Diagramm für ein faserverstärktes Kunststoffmaterial;
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3 eine Prinzipdarstellung eines RFID-Chips;
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4 ein Halbzeug in Form eines faserverstärkten Kunststoffbauteils mit aufgebrachten Sensoren; und
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5 einen Querschnitt durch den möglichen Aufbau eines bauteilintegrierten Sensors.
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In der Darstellung der 1 ist prinzipmäßig ein beispielhaftes Bauteil beziehungsweise ein Ausschnitt aus einem beispielhaften Bauteil 1 aus faserverstärktem Kunststoffmaterial dargestellt. Einige der Verstärkungsfasern sind dabei in der Darstellung der 1 prinzipmäßig angedeutet und mit dem Bezugszeichen 2 versehen. Eine dieser Verstärkungsfasern 2 wird dabei als Sensorfaser 3 genutzt und bildet einen Teil eines Sensors, welcher zumindest teilweise in das Bauteil 1 integriert ausgeführt ist. Je nach Aufbau des Bauteils und Verwendung der Fasermaterialien kann die den Sensor beziehungsweise einen Teil des Sensors bildende Faser 3 dabei entweder eine eigens zu diesem Zweck in das Bauteil 1 eingebrachte Faser beziehungsweise ein Bündel von Fasern, ein sogenanntes Roving, sein, oder es kann eine der Verstärkungsfasern 2 als Sensorfaser 3 genutzt werden. Werden beispielsweise Kohlefasern oder Glasfasern als Verstärkungsfasern 2 in dem Bauteil aus faserverstärktem Kunststoffmaterial eingesetzt, dann können einzelne oder mehrere der Verstärkungsfasern 2 auch zur Sensorik mit genutzt werden, da Kohlefasern elektrischen Strom und Glasfasern Licht leiten können.
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An der Sensorfaser 3 ist an dem einen Ende ein Signalgeber 4 angebracht, welcher so mit der Sensorfaser 3 verbunden ist, dass er geeignetes Signal, beispielsweise einen Strom bei Kohlenstofffasern oder Licht, insbesondere gepulstes Licht, bei Glasfasern in die Sensorfaser 3 einleiten kann. Am anderen Ende des Bauteils 1 beziehungsweise des durch die Sensorfaser 3 zu überwachenden Abschnitts des Bauteils 1 ist dann ein Signalaufnehmer 5 vorhanden, welcher dieses durch den Signalgeber 4 durch die Sensorfaser 3 geschickte Signal entsprechend auswertet. Je nachdem, ob die Sensorfaser 3 unverändert ist, entsprechend gedehnt ist oder eventuell sogar einen Bruch aufweist, ergibt sich eine unterschiedliche Leitfähigkeit für das Licht beziehungsweise den elektrischen Strom, je nach Fasertyp der Sensorfaser 3. Eine solche Abweichung vom Idealfall kann in dem Signalaufnehmer 5 entsprechend ausgewertet werden und lässt Rückschlüsse auf eine vorliegende mechanische Schädigung des Bauteils 1 zu, wenn die Leitung des elektrischen Stroms beziehungsweise des Lichts entsprechend beeinträchtigt oder verändert ist.
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Eine Vorschädigung des faserverstärkten Bauteils 1 könnte später zu einem schlagartigen Versagen des Bauteils 1 führen, sobald Kräfte eingeleitet werden, welche die Reststeifigkeit durch das Matrixmaterial des Kunststoffs und die noch unversehrten Fasern überschreitet. Um dies zu vermeiden, kann über den Sensor aus Signalgeber 4, Sensorfaser 3 und Signalaufnehmer 5 eine entsprechende Warnung generiert und über ein Anzeigeelement ausgegeben werden und das Bauteil 1 kann daraufhin überprüft und gegebenenfalls ausgetauscht werden.
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In der Darstellung der 3 ist beispielhaft in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm (σ-ε-Diagramm) ein typischer Spannungsdehnungsverlauf für ein Bauteil 1 aus einem Faserverbundkunststoff dargestellt. Das Spannungs-Dehnungs-Diagramm des unversehrten Bauteils zeigt typischerweise einen linearen Verlauf mit einer charakteristischen Steigung, wie er in dem Bereich zwischen dem Nullpunkt und dem mit I bezeichneten Punkt dargestellt ist. Im Bereich dieses mit I bezeichneten Punkts liegt ein erster Zwischenfaserbruch vor, wie er durch die Ausschnittsdarstellung zu diesem Punkt I angedeutet ist. Zwischen den Punkten I und II kommt es dann zu einer veränderten Steigung der Kennlinie im Spannungs-Dehnungs-Diagramm. Ab dem mit II bezeichneten Punkt tritt dann ein Fortschritt des Risses in der Ebene auf, wie er in dem zugehörigen Querschnittsbild dargestellt ist. Auch dies verändert wiederum die Steigung und die Form der Kennlinie im Spannungs-Dehnungs-Diagramm zwischen den Punkten II und III. Im Bereich des Punkts III kommt es dann zu ersten Zwischenfaserbrüchen in anderen Ebenen, wie es durch das zugehörige Bild dargestellt ist. Im Bereich des mit IV bezeichneten Punkts tritt dann ein endgültiger Faserbruch und damit ein Versagen des Bauteils 1 auf. Auch dies ist in dem mit dem Punkt IV korrespondierenden Querschnittsbild entsprechend angedeutet.
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Die oben beschriebene Möglichkeit der bauteilintegrierten Sensorik ermöglicht es bereits in einem frühen Stadium der Schädigung, also in einem Bereich, der zwischen den Punkten I und II im Spannungs-Dehnungs-Diagramm liegt, entsprechend einzugreifen und das Bauteil 1 zu überprüfen oder auszutauschen. Damit lässt sich aufgrund der integrierten Sensorik das Leichtbaupotential des faserverstärkten Kunststoffmaterials ideal ausnutzen, da durch ein schnelles Erkennen einer Schädigung auf größere Fasermengen zur Erhöhung der Sicherheit verzichtet werden kann. Das faserverstärkte Bauteil 1 wird ohne Einbußen hinsichtlich der Bauteilsicherheit damit leichter und kostengünstiger, da typischerweise die Materialien der Fasern für den größten Teil der Materialkosten des Bauteils 1 verantwortlich sind.
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Der Aufbau hinsichtlich der Sensorik kann dabei nach wie vor, zumindest in der Prinzipdarstellung, welche für die 1 gewählt worden ist, vergleichsweise aufwändig sein, da er eine entsprechende Anbindung des Signalgebers 4 und des Signalaufnehmers 5 erforderlich macht. Dies wird deutlich vereinfacht, wenn ein Transponder 6 eingesetzt werden kann, welcher ohne externe Anschlüsse auskommt und sowohl die für die Sensorik benötigten Signale als auch das Ergebnis über ein Lesegerät 7 drahtlos zugänglich macht. Ein solcher Transponder 6 mit integriertem Sensor oder mit an den Transponder angebundener Sensorik kann dann direkt in das Bauteil 1 integriert werden und kann beispielsweise im Herstellungsverfahren in das Bauteil 1 einlaminiert und so fest mit dem Bauteil 1 verbunden werden. Insbesondere kann auch ein Halbzeug aus faserverstärktem Kunststoff als Bauteil 1 verwendet werden, welches dann mit einem derartigen Transponder/Sensor 6 versehen und nachträglich mit einer Schutzschicht aus Kunststoff, beispielsweise aus dem Matrixmaterial, umspritzt wird. Als Beispiel für einen Transponder, welcher hier besonders günstig und effizient eingesetzt werden kann, wird ein sogenannter RFID-Transponder beziehungsweise RFID-Chip 6 dienen. Ein solcher ist in der Darstellung der 3 prinzipmäßig angedeutet. Der RFID 6 kann entweder selbst als Sensor genutzt werden oder mit einem entsprechenden Sensor versehen sein. Beispielsweise ist die Verbindung des RFID mit einem Konstantanfaden als Dehnungssensor bekannt und üblich. Auch der Einsatz von RFID-basierten Temperatur und Feuchtigkeitssensoren ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Diese Sensoren werden über elektromagnetische Wellen des Lesegeräts 7, welches in der Darstellung der 4 zu erkennen ist, mit der notwendigen Leistung versorgt und liefern die Messergebnisse zurück an das Lesegerät 7.
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In der Darstellung der 4 soll nun eine konkrete Anwendung unter Verwendung des RFID 6 näher beschrieben werden. Das Bauteil 1, welches in der Darstellung der 4 zu erkennen ist, ist dabei ein sogenannter Drehstab beziehungsweise eine Drehstabfeder 1 für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Bei derartigen Drehstabfedern 1 handelt es sich dabei um Torsionsfedern, welche die Schwankbewegungen eines Fahrzeugs vermindern sollen. Die Drehstabfedern sind dabei vergleichsweise schwere und hochbelastete Bauteile, welche typischerweise aus hochfesten Federstählen in Form eines runden Vollmaterials oder eines rohrförmigen Profils gefertigt werden. Die Drehstabfeder 1 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel soll aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial bestehen, welches aus einem thermoplastischen Matrixwerkstoff, beispielweise PA, PPA oder PEEK besteht, welcher mit Verstärkungsfasern, beispielsweise Glasfasern, Aramidfasern, Kevlarfasern oder insbesondere Kohlefasern sowie Kombinationen hiervon verstärkt ist. Aufgrund des thermoplastischen Matrixmaterials sind kurze Herstellungszeiten des Drehstabs 1 möglich und das Matrixmaterial weist eine ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit sowie eine geringe Wasseraufnahme und eine hohe Kerbschlagzähigkeit auf. Außerdem wir der Aufbau der Drehstabfeder 1 entsprechend temperaturstabil, sodass diese sowohl im Bereich der Hinterachse als auch im Bereich der Vorderachse, bei der die Drehstabfeder durch den vergleichsweise warmen Bereich des Motorraums geleitet werden muss, eingesetzt werden kann. Die Drehstabfeder 1 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel soll nun im Bereich von drei belasteten Bereichen jeweils einen RFID 6 als integrierten Sensor aufweisen. Die RFIDs 6 sind dabei an belasteten, jedoch unkritisch belasteten Stellen der Drehstabfeder 1 in diese integriert, sodass diese aufgrund der Integration in einem belasteten Bereich entsprechende Dehnungsdaten aufnehmen können, ohne in einem kritisch belasteten Bereich angeordnet zu sein, indem sie durch die Erhöhung der Kerbwirkung aufgrund ihrer Integration in die Drehstabfeder 1 zu Nachteilen hinsichtlich der Festigkeit der Drehstabfeder 1 führen könnten. Die einzelnen RFIDs 6 stehen dabei mit dem Lesegerät 7 in Verbindung, welches beispielhaft in dem angedeuteten Bordcomputer 8 des in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Fahrzeugs integriert dargestellt ist. RFIDs als Sensorelemente sind im Bereich von Fahrzeugen häufiger eingesetzt, beispielsweise im Bereich der Reifendrucküberwachung, der Sitzbelegungserkennung oder dergleichen. Der Bordcomputer 8 weist also typischerweise ohnehin das Lesegerät 7 für die RFIDs auf, sodass dieses durch die neue Anwendung der RFIDs 6 zur Sensorik im Bereich von faserverstärkten Kunststoffbauteilen 1 lediglich geringfügig modifiziert beziehungsweise umprogrammiert werden muss. Der Aufwand ist damit sehr gering und ermöglicht es, ein so hoch belastetes Bauteil wie den Drehstab 1 sicher und zuverlässig hinsichtlich einer eventuellen mechanischen Schädigung zu überwachen. Dadurch kann das hochbelastete Bauteil des Drehstabs 1 idealerweise mit einem Minimum an Matrixmaterial und Verstärkungsfasern ausgelegt werden, sodass ein sehr leichtes Bauteil entsteht, welches alle Anforderungen problemlos erfüllen kann. Damit lassen sich erhebliche Gewichtseinsparungen realisieren, was bei der Anwendung in einem Fahrzeug zu einer Kraftstoffeinsparung und zu einer Reduzierung des Ausstoßes an Kohlendioxid führt.
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Ein derartiger Drehstab 1 aus faserverstärktem Kunststoffmaterial kann beispielsweise in einem Spritzgussverfahren mit einer Schutzschicht 10 ummantelt werden, um die Chemikalienbeständigkeit weiter zu erhöhen und um Anbauteile, wie Lagerelemente, Aufnahmebuchsen oder dergleichen, an das Bauteil des Drehstabs 1 mit anzuspritzen. Dies kann auch ideal genutzt werden, um den RFID 6 als Sensor in das Bauteil zu integrieren und diesen sicher und zuverlässig vor Umgebungseinflüssen zu schützen.
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In der Darstellung der 5 ist in einem Querschnitt ein solcher Aufbau beispielhaft dargestellt. Der RFID 6 ist über eine Zwischenschicht 9, beispielsweise eine Klebeschicht oder einen Primer, mit dem faserverstärkten Material der Drehstabfeder 1 verbunden. Die Zwischenschicht 9 dient dabei sowohl der Befestigung des RFID 6 während der Herstellung als auch einer elektrischen Isolation des RFID 6 gegenüber den Fasern des Drehstabs 1, da es durch unterschiedliche Elektrokorrosivitäten der Fasern und des metallischen Materials des RFID hier ansonsten zur Kontaktkorrosion kommen könnte. Der Aufbau aus Drehstabfeder 1, Zwischenschicht 9 und RFID 6 wird anschließend, wie es oben bereits beschrieben worden ist, beispielsweise in einer Spritzgussmaschine mit einer Kunststoffschicht, deren Material beispielsweise der Kunststoffmatrix des faserverstärkten Bauteils 1 entspricht, ummantelt. Diese Kunststoffschicht ist in der Darstellung der 5 mit dem Bezugszeichen 10 versehen. Sie umschließt das Bauteil 1 und den RFID 6, welcher zuvor einfach aufgeklebt worden ist, und bildet so ein integriertes fertiges Bauteil der Drehstabfeder 1, welches dann in einem Fahrzeug beispielsweise im Bereich der Hinterachse oder auch im Bereich der Vorderachse entsprechend verbaut werden kann.
