Hochtemperatur-Sensorik mittels regenerierten Faser-Bragg-Gittern im Aluminiumguss
Markus Lindner
Für die Messung von Temperatur und Dehnung in Aluminiumgussbauteilen wurden Faser-Bragg-Gitter-(FBG) Sensoren entwickelt und verifiziert. Diese FBG Sensoren wurden schon beim Gießen in das Gussbauteil eingebettet und ermöglichten es, beim Erstarrungsprozess und anschließend im Betrieb der Bauteile zu messen. Die Temperatur-Wellenlänge- Kennlinie von Einzelpunkt-Temperatursensoren wurde bis 800 °C bestimmt, und es wurde ein neues Verfahren zur einfachen Kalibrierung von Multipunkt-Temperatursensoren aus den Daten von Einzelpunkt-Temperatursensoren entwickelt. Hiermit konnte das Erstarrungsverhalten der Aluminiumlegierung ortsaufgelöst vermessen werden. Das mechanische Verhalten der Glasfaser in einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 900 °C wurde erstmals mittels regenerierten FBG (RFBG) untersucht und mit verschiedenen Materialmodellen temperaturabhängig beschrieben. Dadurch konnte der Übergang vom elastischen zum viskoelastischen Verhalten der Glasfaser zwischen 600 °C und 700 °C beobachtet werden, weit unterhalb der eigentlichen Glasübergangstemperatur von ca. 1100 °C. Die eingebetteten FBG Sensoren wurden im Betrieb der Gussbauteile unter Temperatur- und Dehnungseinfluss zur Überwachung eingesetzt und konnten mithilfe von analytischen Modellen für den Einsatz evaluiert werden.
