Umformung metallbasierter Mehrschichtverbunde mit Sensor- und Aktorfunktionalität

Die Applikation von Piezomodulen in Blechstrukturen ermöglicht die Integration einer Sensor- und Aktorfunktionalität der Bauteile. Mögliche Anwendungsfelder ergeben sich zum Beispiel im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik, der Automobilindustrie oder der Konsumgüterindustrie. Bisher ineffiziente Produktionstechnologien, wie das zeit- und kostenintensive nachträgliche Aufkleben von Piezomodulen auf gefertigte Strukturbauteile, verhindern einen breiten Einsatz in industriellen Anwendungen. Es wird eine neuartige Verfahrensweise vorgestellt, die die Herstellung von Halbzeugen in Form von metallbasierten Mehrschichtverbunden mit integrierter Sensor- und Aktorfunktionalität sowie deren Umformung zu Strukturbauteilen ermöglicht. Ein flächiges Piezomodul wird dabei durch Kleben auf ein Grundblech aufgebracht, mit einer Klebstoffschicht ummantelt und von einer Decklage verschlossen. Das so hergestellte Halbzeug wird umgeformt, während sich der Klebstoff noch im viskosen Zustand befindet. Die Aushärtung des Klebstoffs erfolgt erst nach dem Umformen. Weiterhin werden Methoden zur Charakterisierung der Funktionalität der metallbasierten Mehrschichtverbunde mit Sensor- und Aktorfunktionalität vorgestellt. Die Einsatzpotenziale werden erläutert und anhand von Demonstratoren zur aktiven Schwingungsreduktion und zum Health-Monitoring aufgezeigt.