Multifunktionale auxetische und wabenartige Verbundwerkstoffe aus 3D-gewebten Carbonfaser-Vorformlingen

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 22593 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Dreidimensionale (3D) gewebte Verbundwerkstoffe finden zunehmend Anwendung in verschiedenen Industriebereichen, vor allem in der Luft- und Raumfahrt und mit Potenzial im Automobilbereich. 3D-gewebte Stoffe können so gestaltet werden, dass sie komplexe und endkonturnahe Vorformlinge bilden, die für die automatisierte Herstellung von Verbundwerkstoffen bereit sind. Das 3D-gewebte Wabengewebe ist so konzipiert, dass es den fertigen Verbundwerkstoffen zusätzliche Funktionen verleiht, beispielsweise positive und negative Poissonzahlen. In dieser Studie wurden komplexe Wabenarchitekturen unter Verwendung verschiedener Webdesigns erstellt, um die Auswirkungen auxetischer Verhaltensweisen bei der Herstellung zu einer Verbundstruktur zu demonstrieren. Zum Weben der entworfenen Wabenarchitektur wurde ein Staubli 3D-Websystem mit Jacquard UNIVAL 100 und einem Gatter aus 3072 6-k-Carbonfaserkabeln verwendet. Mit Hilfe von Polyester-Hartschaumeinlagen wurden die 3D-Gewebe zu Waben- und Auxetic-Preforms verarbeitet. Diese Vorformen wurden mit Epoxidharz infundiert, um eine Reihe von Waben- und auxetischen Verbundstrukturen herzustellen. Im Vergleich zur Basiswabenstruktur wurde nachgewiesen, dass die entwickelten auxetischen Verbundwerkstoffe bei Zug- und Druckversuchen eine negative Poissonzahl von −2,86 bzw. −0,12 aufwiesen.

Multifunktionale 3D-Gewebeverbundstoffe haben die Fähigkeit, Energie bei fortschreitendem Versagen zu absorbieren und gleichzeitig den allmählichen Abfall des Lastprofils über den Versagensbeginn hinaus aufrechtzuerhalten1,2. Daher sind sie von großem Interesse für Situationen, in denen die Fähigkeit, Crash- oder Stoßbelastungen standzuhalten, eine konstruktive Anforderung ist. 3D-gewebte Verbundwerkstoffe finden zunehmend Anwendung in verschiedenen Sektoren, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie. Mehrere OEMs und Tier-1-Hersteller untersuchen diese Strukturen aktiv. In der Luft- und Raumfahrt werden 3D-Webstrukturen bereits in Lüfterblättern und Lüftergehäusen eingesetzt. Die Entwicklung befindet sich noch in einem frühen Stadium und es gibt viele Möglichkeiten, die Schlagleistung zu verbessern und das Gewicht der Struktur zu optimieren. Es ist wichtig, dass Crashstrukturen, die in Fahrzeugen wie Autos, Bussen und Zügen verwendet werden, genau vorhersehbar und die Herstellung wiederholbar ist. Es besteht auch die Möglichkeit, durch 3D-Weben Verbundwerkstoffen eine zusätzliche Funktionalität hinzuzufügen.

Das 3D-Weben ist eine Spezialtätigkeit und es gibt nur sehr wenige Zentren, die in der Lage sind, die erforderliche Forschung durchzuführen. Textilhersteller wie DORNIER und STAUBLI stellen 3D-Webmaschinen her, doch 3D-Gewebe für Verbundstoffanwendungen stecken noch in den Kinderschuhen. Im Vereinigten Königreich haben Unternehmen wie Sigmatex UK Ltd, M Wrights & Sons und Antich & Sons interne Fähigkeiten zur Nutzung der 3D-Weberei entwickelt, es sind jedoch weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, um diese Technologie in der gesamten Lieferkette einzusetzen. Kürzlich hat das AMRC der University of Sheffield 3D-Webfunktionen eingerichtet, die zur Überbrückung dieser Lücke und zur Unterstützung der Industrie genutzt werden sollen.

3D-gewebte Vorformlinge können ihre Multifunktionalität bei der Herstellung fortschrittlicher Verbundwerkstoffe unter Beweis stellen. Eine der multifunktionalen 3D-Strukturen ist die auxetische Funktionalität, die untersucht und der Industrie demonstriert werden muss. Dies könnte in Form von expandierbaren Wabenstrukturen3 erfolgen, die gewebt und getestet werden könnten, um ihre Leistungsfähigkeit und potenziell verbesserte mechanische Leistung mit hoher Schadenstoleranz wie Aufprall, Druck und Aufprall zu zeigen. Abbildung 1 erklärt, was die auxetische Struktur hinsichtlich ihrer Geometrie mit der herkömmlichen Wabenstruktur vergleicht. Das heißt, ein auxetisches Material, das einer Spannung ausgesetzt ist, würde in der Richtung, die seitlich zu einer ausgeübten Zugkraft liegt, an Abmessungen zunehmen. Eine auxetische Struktur hat in einer Crash-Situation mehrere Vorteile, beispielsweise eine gute Energieabsorption. Die wiederholbare Herstellung einer auxetischen Struktur mit vorhersehbarem Verhalten erfordert jedoch weitere Arbeiten4.

Konventionelle Wabenstrukturen (a) und auxetische Strukturen (b) unter Spannung.

Poissonsche Zahl, die das Verhältnis der Dehnung normal zur aufgebrachten Last zur Dehnungsdehnung (oder Axialdehnung) in Richtung der aufgebrachten Last ist. Die Poissonzahl (\(\nu\)) von Standardmaterial kann ausgedrückt werden als:

wobei εt = Querdehnung, εl = Längs- oder Axialdehnung, ∆L = Längenänderung, Lo = Anfangslänge, ∆T = Breitenänderung und To = Anfangsbreite.

Die meisten herkömmlichen Materialien weisen unter Zugbelastung eine positive Poissonzahl (PPR) auf, da sie positive Längs- und negative Querdehnungen aufweisen. Intelligente Materialien wie Auxetika verhalten sich jedoch entgegengesetzt und weisen eine negative Poissonzahl (NPR) auf.

Es ist bekannt, dass sich herkömmliche Materialien wie Gummi und Metalle seitlich zusammenziehen, wenn sie gedehnt werden, und sich seitlich ausdehnen, wenn sie in Längsrichtung zusammengedrückt werden. Solche Materialien haben ein PPR. Im Gegensatz dazu gibt es einige spezielle Materialien, die über einen NPR verfügen, der sich bei Dehnung seitlich ausdehnt oder bei Stauchung in Längsrichtung seitlich schrumpft. Die Materialien mit NPR werden auch „Auxetika“ genannt, was vom griechischen Wort „auxetos“ abgeleitet ist, was „das, was gesteigert werden kann“5 bedeutet. Auxetik könnte Materialien und/oder Strukturen sein. Sie wurden in der Literatur aus verschiedenen Perspektiven untersucht, beispielsweise durch die Entwicklung von Materialien und Strukturen, den Vergleich von Verhaltensweisen und das Testen von Leistungen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien weisen auxetische Strukturen viele verbesserte Eigenschaften auf. Sie haben einen höheren Schermodul und damit eine bessere Scherfestigkeit. Auxetische Materialien weisen eine verbesserte Eindruck-/Schlagfestigkeit und Energieabsorptionseigenschaften auf. Wenn herkömmliches Material einer Aufprallkraft ausgesetzt wird, bewegt sich das Material vom Aufprallpunkt weg, zeigt jedoch das entgegengesetzte Verhalten: Das auxetische Material fließt zum Aufprallpunkt, wodurch es schwieriger wird, die auxetischen Materialien einzudrücken. Darüber hinaus bieten sie weitere Vorteile, wie z. B. eine erhöhte Bruchzähigkeit, einen verbesserten Risswachstumswiderstand und einen höheren Dämpfungswiderstand. Aufgrund dieser Vorteile könnten auxetische Verbundstrukturen geeignete Anwendungen in der hochwertigen Fertigung finden, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilbranche. Der Nachteil von auxetischen Verbundwerkstoffen besteht darin, dass ihre Herstellung in großem Maßstab schwierig sein kann 5, diese Schwierigkeit wurde jedoch in dieser Arbeit in Frage gestellt.

Es wurden viele Studien durchgeführt, um neue auxetische Strukturen und Materialien auf der Grundlage verschiedener Materialskalen zu entwickeln und zu untersuchen. Zu den Beispielen gehören auxetische Fasern6,7, auxetische Stoffe8,9, auxetische Schäume10,11 und auxetische Verbundstoffe12,13. In diesem Projekt werden auxetische Gewebeverbundstrukturen untersucht. Zhou et al.14 entwickelten auxetische Verbundwerkstoffe aus orthogonal gewebtem 3D-Textil und Polyurethanschaum. Sie beweisen, dass die auxetischen Verbundwerkstoffe NPR aufwiesen und sich bei geringerer Druckspannung eher wie dämpfendes Material verhielten, während sich die nicht-auxetischen Verbundwerkstoffe eher wie steiferes Material mit höherer Druckspannung verhielten. In einer weiteren Studie wurden 15 3D-gewebte Strukturen hergestellt und der Einfluss der Flottungslänge von Grundgewebe und Bindegarn auf die Auxetizität des Stoffes untersucht. Auf einer Greiferwebmaschine wurde eine Reihe verschiedener orthogonaler 3D-Webstrukturen hergestellt, indem die Flottungslänge im Grundgewebe und in den Bindegarnen verändert wurde. Die Ergebnisse zeigten, dass die 3D-gewebten Materialien mit gleicher und maximaler Flottungslänge von Grundgewebe und Bindegarn ein stärkeres auxetisches Verhalten zeigten. Außerdem wurde festgestellt, dass die Aufprallenergieabsorption der entwickelten Verbundwerkstoffe mit zunehmender Schwimmerlänge zunimmt, was rechtfertigt, dass die Strukturen auxetisch sind und über NPR verfügen. Zulifqar und Hu16 berichteten, dass der gewebte Stoff durch eine Kombination aus lockerer Webart und dichter Webart in derselben Struktur auxetisch sein könnte. Sie zeigten, dass die entwickelten Stoffe in einem großen Zugspannungsbereich sowohl in Schuss- als auch in Kettrichtung einen NPR-Effekt aufweisen.

In dieser Arbeit wurde ein Staubli 3D-Websystem einschließlich Unival-Jacquard verwendet, um 3D-Wabenstoffe aus Toray T300-6 k-Kohlenstofffasern zu weben, die aus Kett- und Schussrichtung zugeführt werden. Mit Hilfe von Polyesterschaum wurden die entwickelten 3D-Gewebe in zwei unterschiedliche Vorformen umgewandelt: herkömmliche Wabenstrukturen und neue auxetische Strukturen. Die Vorformen wurden mit Epoxidharz infundiert, um die in dieser Studie untersuchten großen Verbundstrukturen herzustellen. Zug- und Drucktests wurden durchgeführt, um die Funktionalität von Waben- und auxetischen Verbundstrukturen anhand ihrer Poisson-Verhältnis-Messungen zu bewerten.

Zur Vorformung und Herstellung von Verbundstrukturen wurden Kohlefasern (CF), duroplastische Harzsysteme und harter PET-Schaum verwendet. Ihre Qualität und Eigenschaften sind in Tabelle 1 aufgeführt:

Nach Angaben des Harzherstellers wurde T-Prime 130–1 im Verhältnis 100/27 Gew.-% Harz/Härter gemischt, um die trockenen Vorformen zu infundieren.

Mit der Webdesign-Software EAT wurde eine komplexe Wabenstruktur entworfen. Ein schematisches Diagramm des in dieser Studie vorgeschlagenen Wabendesigns ist in Abb. 2 dargestellt. Die Elementarzelle dieser Wabenstruktur (Abb. 2) besteht aus einer Reihe von Leinwandbindungen mit unterschiedlicher Anzahl von Schichten; Einschichtgewebe (A), Zweischichtgewebe (B, C), Vierschichtgewebe (D) und Dreischichtgewebe (E).

Wabenstruktur (A,B,C,D,E) sind Leinwandbindungen mit unterschiedlicher Anzahl von Schichten; 1-lagig (A), 2-lagig (B, C), 4-lagig (D) und 3-lagig (E).

Mit der EAT-Software wurde zunächst ein Farbcodierungssystem zugewiesen und dann den verschiedenen Webdesigns zugewiesen, die zur Bildung der vorgeschlagenen Wabenstruktur ausgewählt wurden. Tabelle 2 unten zeigt die Anzahl der Picks und die Pickdichte der verschiedenen Zonen, die innerhalb der entworfenen Struktur definiert sind. Abbildung 3 zeigt die EAT-zugewiesenen Webarten (rote, gelbe und grüne Zonen) einschließlich der JC5-Datei des für den Jacquard UNIVAL 100 installierten Wabenmusters.

Für die in Tabelle 2 angegebenen Wiederholungszonen (Rot, Gelb und Grün) verwendete Webdesigns unter Verwendung der JC5-Ausgabedatei der EAT-Software.

Das Hauptziel dieser Forschung besteht darin, eine 3D-gewebte Verbundstruktur zu demonstrieren, die eine intelligente Funktionalität aufweisen kann, beispielsweise eine auxetische Struktur von NPR. Die in dieser Studie entworfene Wabenstruktur (Abb. 2) wird in die auxetische Struktur umgewandelt, wie in Abb. 4 dargestellt.

Auxetische Struktur.

Zur Herstellung des Wabengewebes wurde das 3D-Websystem (Gatter, Jacquard, Webstuhl und Horizontalabzugstisch) eingesetzt. Das 3D-Websystem (Abb. 5) wurde mit 3072 Kohlefaserkabeln in Kettrichtung eingefädelt und die gleiche Faser wurde auch in Schussrichtung verwendet. 16 Enden pro Delle wurden durch das Rohrblatt eingezogen. 128 Enden (64 von jeder Seite) der 3072 Enden wurden mit Polyestergarn (PET) beladen und als Kantenfangschnur verwendet, um beide Kanten des gewebten Stoffes zu fixieren (Abb. 6).

Ein Schema des 3D-Websystems.

Die 3D-Webmaschine im Betrieb, wobei die Fasern hinten (links) geladen und der Stoff vorne (rechts) am Webstuhl hergestellt wird.

Gemäß Tabelle 2 wurden Proben von 3D-gewebten Stoffen mit drei unterschiedlichen Schussdichten (6, 8 und 10 Schuss/cm) hergestellt. Abbildung 7 zeigt eine Auswahl von Fotos des hergestellten Wabengewebes, links leere Muster und rechts offene Querschnitte.

Muster von 3D-gewebtem Wabenstoff.

Um Fehler und Versuche zu minimieren und Material einzusparen, wurde eine weiche Schaumstoffeinlage/ein weicher Schaumstoffkern verwendet, um das Gewebe vor der Harzinfusion zu den Waben- und Auxetikstrukturen vorzuformen. Die Trockenfaser-Vorformlingsstruktur wurde hergestellt, um ihre Formbarkeit und Funktionalität, insbesondere die auxetische, zu testen. Der Schaumstoff wurde auf die entsprechenden Formen zugeschnitten und in die Stofftaschen eingelegt. Die Wabenstruktur (Abb. 8a) erreichte relativ leicht ihre angestrebte Vorformform, aber die auxetische Vorform (Abb. 8b) benötigte einige zusätzliche Stützen (in Form von G-Klemmen), um die Form beizubehalten.

Trockenfaserwaben- (a) und auxetische (b) Vorformlinge. Längen- und Höhenmessungen zu Beginn (c) und am Ende (d) der manuellen Prüfung des auxetischen Vorformlings.

Als trockene Vorform wurde die Funktionalität der auxetischen Struktur getestet, um deren negative Poisson-Zahl zu bestätigen. Schnappschüsse (Abb. 8c und Abb. 8d) wurden während der manuellen Zugprüfung aufgenommen. Die Längs- und Querparameter wie die anfängliche Länge (Lo) und Höhe (To) wurden gemessen und in Abb. 8c, d hervorgehoben. Die Maßeinheiten werden hier ignoriert, da die Dehnung dimensionslos ist und solche Messungen online mit einem virtuellen Lineal durchgeführt wurden. Die Längs- und Querdehnungen und dann das Poisson-Verhältnis wurden berechnet und in Tabelle 3 aufgeführt. Das Poisson-Verhältnis ist negativ (-0,78), was bestätigt, dass die Vorform auxetisches Verhalten zeigt.

Aufgrund der hohen Komplexität der gewebten Strukturen wurde in dieser Studie die Harzinfusions- und Vakuumbeutelmethode eingesetzt. Um ein Quetschen und Komprimieren des oben in Abb. 8 verwendeten Weichschaums während des Vakuumiervorgangs zu vermeiden, wurde alternativer harter und hochdichter PET-Schaum (Divinycell P150) verwendet, um die Wabenstruktur vor der Infusion vorzuformen. Die Schaumstoffeinlagen wurden mit Trennfolie umwickelt, um das Entformen nach dem Aushärten zu erleichtern. Abbildung 9a,b,c zeigt ein Beispiel für den Verpackungsprozess von Wabenvorformlingen, einschließlich der Harzinfusion sowohl der Waben- als auch der auxetischen Strukturen. Ein Infusionsnetz oder ein Harzflussunterstützungsmaterial (blau) wurde verwendet, um den Fluss insbesondere über die Vorform zu fördern, wie in Abb. 9 dargestellt.

Einsackprozess der Wabenvorform (a) und Harzinfusion der Wabenstruktur (b) und Auxetic-Zusammensetzung (c).

Gurit T-Prime 130–1 Harz und Härter wurden verwendet, um die in dieser Untersuchung hergestellten gewebten Vorformlinge zu infundieren. Das in diesen Infusionen verwendete Mischungsverhältnis von Harz zu Härter betrug 100:27 nach Gewicht, wie im TDS des Herstellers vorgeschrieben. Tabelle 4 gibt das verwendete Mischungsverhältnis in Gramm an. Nach 10-minütiger Entgasung der Mischung erfolgte die Infusion, die in etwa 30 Minuten abgeschlossen war. Anschließend wurde die Baugruppe in einen vorgeheizten Ofen gebracht und 3 Stunden lang bei 60 °C ausgehärtet. Abbildung 10 zeigt eine Auswahl der hergestellten Waben- und auxetischen Verbundstrukturen.

Ausgehärtete Waben- (oben) und auxetische (unten) Verbundstrukturen.

Es wurden mechanische Tests durchgeführt, um das Poisson-Verhältnis für die in dieser Studie hergestellten Waben- und auxetischen Verbundstrukturen zu bestimmen. Trotz der herkömmlichen Proben wie flachen und zylindrischen Coupons gibt es keine Standardmethoden zur Bestimmung des Poisson-Verhältnisses solch komplizierter Strukturen, die in dieser Forschung entwickelt wurden. Um eine gute Kontrolle zu haben und die Kraft-Weg-Diagramme präzise zu bestimmen, wurden Instron-Prüfmaschinen eingesetzt. Die beiden Verbundstrukturen werden Zug- und Druckversuchen unterzogen, deren Ergebnisse in den folgenden Abschnitten detailliert beschrieben werden.

Vor dem Test wurden Länge und Höhe der Auxetik- und Wabenproben gemessen, wie in Abb. 11 dargestellt. Ein Wandler wurde verwendet, um eine präzise und Online-Messung der Querverschiebung während des Tests sicherzustellen. Die Testwiederholungen wurden aufgezeichnet und zwei Screenshots gemacht, um die anfängliche und endgültige Querverschiebung zu bestimmen. Im Fall der auxetischen Struktur zeigt Abb. 12 die Start- (links) und Endpositionen (rechts) des Zugversuchs.

Zugversuchsaufbau von auxetischen (links) und Wabenstrukturen (rechts).

Die Start- (links) und Endpositionen (rechts) des Zugversuchs für die auxetische Struktur.

Abbildung 13a,b zeigt die maximalen Längs- (L) und Querverschiebungen (T) der auxetischen Struktur, die während des Tests aufgezeichnet wurden. Aufgrund der Komplexität und Steifigkeit der getesteten Struktur fällt auf, dass der Wandler zu Beginn des Tests leicht von der ursprünglichen Position abgewichen ist (Abb. 13). Um diese Fehlausrichtung zu beheben, wurden die Messungen der Querverschiebung auch aus dem Rasterhintergrund (Millimeterpapier) neu kodiert. Ausgehend von den durchgeführten Messungen und den obigen Zahlen sind in Tabelle 5 die erhaltenen Messungen aufgeführt. Es wurde festgestellt, dass das Poisson-Verhältnis der getesteten Struktur −2,86 beträgt, d. h. der auxetische Verbundstoff zeigte im Fall des Zugversuchs NPR.

Längs- (a) und Querverschiebungen (b), aufgezeichnet im Zugversuch der auxetischen Struktur.

Im Falle der Wabenstruktur zeigt Abb. 14 die Start- und Endposition des Zugversuchs. Die während des Zugversuchs aufgezeichneten Längs- und Querverschiebungen der Wabenstruktur sind in Abb. 15a,b dargestellt und die Ergebnisse der Poissonzahl sind in Tabelle 6 aufgeführt. Es wurde festgestellt, dass die Poissonzahl der getesteten Struktur 8,10 beträgt, also wie erwartet Der Wabenverbund zeigte bei der Zugprüfung PPR.

Die Start- (links) und Endpositionen (rechts) des Zugversuchs für die Wabenstruktur.

Während des Tests aufgezeichnete Längs- (a) und Querverschiebungen (b) der Wabenstruktur.

Beim Druckversuchsaufbau wurde anstelle des beim Zugversuch verwendeten Wandlers ein Lineal als Indikator für die Querverschiebung verwendet. Aufgrund der Änderung der Belastungsrichtung wurden in diesem Test unterschiedliche Symbole verwendet. Für die auxetische Probe wird die ursprüngliche Länge angegeben, die 710 mm betrug, während die ursprüngliche Höhe ho 170 mm betrug. Die Abmessungen do und ho für die Wabe betrugen 787 mm bzw. 160 mm. Wie in Abb. 16 dargestellt, wurde ein kleiner Abschnitt auf dem Lineal markiert, um die Verschiebung in Längsrichtung zu messen. Abbildung 16 zeigt die Start- und Endpositionen des Kompressionstests für die auxetische Struktur. Tabelle 7 gibt die gemessenen Verschiebungen, Dehnungen und die Poissonzahl des auxetischen Verbundwerkstoffs an. Es zeigt sich, dass das Poisson-Verhältnis der getesteten auxetischen Struktur − 0,12 beträgt, d. h. der auxetische Verbund zeigte im Falle der Kompressionsprüfung auch NPR. Es ist erwiesen, dass die auxetische Verbundstruktur unter Zug- und Druckbelastung NPR aufwies.

Die Start- (links) und Endpositionen (rechts) des Kompressionstests für die auxetische Struktur.

In Bezug auf die Wabenstruktur zeigt Abb. 17 die Start- und Endpositionen des Kompressionstests. Tabelle 8 gibt die gemessenen Verschiebungen, Dehnungen und die Poissonzahl des Wabenverbundwerkstoffs an. Es zeigt sich, dass das Poisson-Verhältnis der getesteten Wabenstruktur 0,11 beträgt, d. h. der Wabenverbund zeigte auch bei der Druckprüfung PPR.

Die Start- (links) und Endpositionen (rechts) des Drucktests für die Wabenstruktur.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die auxetische Verbundstruktur unter beiden Testmechanismen (Zug und Druck) einen NPP (− 2,86 und − 0,12) aufwies, während die Wabenstruktur einen PPR (8,10 und 0,11) aufwies. Beim Zugversuch wurde jedoch festgestellt, dass die für beide Strukturen erhaltene Poissonzahl außerhalb des normalen Bereichs von Standardmaterialien liegt (−1 zu 1), was möglicherweise auf die in dieser Arbeit entwickelten spezifischen Strukturen zurückzuführen ist.

3D-Wabenstrukturen wurden erfolgreich gewebt und die Verwendung eines stützenden Kernmaterials (in diesem Fall Schaumstoff) war erforderlich, um die Vorformung der trockenen 3D-Gewebe und das Eingießen von Harz zu ermöglichen. Als Trockenfaser wurde die auxetische Vorform manuell getestet und ihre auxetische Funktionalität erfolgreich nachgewiesen. Trockene Vorformen (Waben- und Auxetic-Vorformlinge) wurden mit Epoxidharz infundiert. Anschließend wurden die ausgehärteten Waben- und Auxetic-Verbundwerkstoffe mithilfe von Zug- und Drucktests erfolgreich getestet. Die Wabenstruktur wies in beiden Testrichtungen (Zug und Druck) positive Poisson-Verhältnisse (PPR) auf, die auxetische Struktur zeigte jedoch ein negatives Poisson-Verhältnis (NPR) und zeigte dadurch eine intelligente Funktionalität. Das Konzept der 3D-gewebten Verbundwerkstoffe mit intelligenter Funktionalität hat sich bewährt und multifunktionale 3D-gewebte Verbundwerkstoffe werden demonstriert. Die für beide Strukturen erhaltenen Werte der Poissonzahl liegen im Zugversuch außerhalb des Bereichs herkömmlicher Materialien.

Zukünftige Arbeiten werden empfohlen, um generische Panels oder Demonstratoren aus Waben-/Auxetic-Verbundwerkstoffen herzustellen und ihre mechanische Leistung durch verschiedene Reaktionen wie Aufprall- und Crashtests zu untersuchen. Darüber hinaus wird die sehr hohe Poisson-Zahl für die Wabenstruktur weiter untersucht, um zu sehen, ob sie in neuen Anwendungen genutzt werden kann.

Die Rohdaten der in dieser Studie durchgeführten Tests sind auf Anfrage erhältlich und hier ist ein Link dazu. https://galalauni-my.sharepoint.com/:u:/g/personal/h_el-dessouky_gu_edu_eg/EYDA59Z5qIFFi5TMy7ojhwwBk3HBbKsli6CgsxejJpz_nQ?e=IkEtdb.

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