Prof. Dr.-Ing. habil. Bodo Fiedler

 

Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe
Technische Universität Hamburg

Denickestr. 15(K)
21073 Hamburg

 

Tel: +49 40/42878-3038
fiedler@tuhh.de
Website


THEMEN

Das Institut für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe beschäftigt sich in der Forschung mit der maßgeschneiderten Optimierung von Kunststoffen und deren Verbundwerkstoffe. Die Optimierung hinsichtlich der mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften setzt in der nanoskaligen Größenordnung der Werkstoffe an, um gezielt die Eigenschaften im Bauteil zu verbessern. Im Hinblick auf zusätzliche Funktionen der Strukturwerkstoffe, wie zum Beispiel der Strukturüberwachung mittels dehnungssensitiver elektrischer Leitfähigkeit der modifizierten Kunststoffe, nimmt das Institut eine führende Rolle in der weltweiten Forschung ein.

Realisiert werden die Eigenschaftsverbesserungen mittels optimierter Faseranordnung und Nanopartikeln, wie Kohlenstoffnanoröhrchen oder Graphenen, die in gezielter Verteilung in den Kunststoff eingebracht werden. Erfolgreich konnten Verbesserungen in der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit und den mechanischen Eigenschaften wie der Zähigkeit nachgewiesen werden. Die apparative Ausstattung zur Herstellung und Verarbeitung oder der Prüfung von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen ergänzt unser Know-how.

Unser skalenübergreifende Ansatz beinhaltet die Werkstoffentwicklung, Herstell- und Verarbeitungsprozesse genauso wie mechanische und zerstörungsfreie Prüfungen zur Schadensentwicklung und Modellierung der Lebensdauervorhersage. Hierbei werden Methoden zur Online-Inspektion (SHM) entwickelt, wobei zwischen dem Einfluss von Fertigungsfehlern (z.B. Poren) und betriebsbedingten Fehlern (Impactschaden) auf die Lebensdauer unterschieden wird.

– Werkstoffentwicklung, Verarbeitung, Prüfung und Modellierung

– Kohlenstoffbasierte Nanomaterialien für maßgeschneiderte Eigenschaftsverbesserung, Sensoren und Energiespeicher

– Lebensdauer von Faser Kunststoff Verbunden für die Luftfahrt und die Windkraft

– Skalenübergreifendes grundlegendes Verständnis der Degradation verursacht durch mechanische Beanspruchung und Umwelteinflüsse

TECHNIKEN UND APPARATIVE AUSSTATTUNG

Mechanische Prüfung

– Universalprüfmaschinen (50 N, 2.5 kN, 10 kN, 100 kN mit Thermokammer, 400 kN) - statische Prüfung

– Servohydraulische Prüfmaschinen (40 kN, 63 kN mit Thermokammer, 100 kN, 250 kN) - zyklisch mechanische Prüfung

– Vibrationstests, Verspannungstest und Drucksimulationen

– Fallturm für Schlagschäden (Impactenergie bis 20 J)

– Hexapodprüfstand (hochdynamischer Prüfstand zum Test von multiaxial belasteten Bauteilen, bis 500kN) Weitere Informationen

– Instrumentierte Schlagprüfungen nach Charpy oder Izod

– Shorehärte, (A, D)

Zerstörungsfreie Prüfung

– Digitale Bildkorrelation (DIC)

– Schallemissionsprüfung (AE)

– Thermografie (Wärmebildkamera)

– Ultraschallprüfung (C-Scan)

– Röntgendurchstrahlung

Analyse und Thermoanalyse

– Fourier-Transform-Infrarotspektrometer (FTIR)

– Rheometer und DMA in Torsionsmessung (DMA- TA Ares RDA III)

– Dynamisch mechanische Thermoanalyse (DMTA) - Messung in Zug-, Biege- und Druckmodus möglich

– Dynamische Differenzkalorimetrie (DSC)

– Thermogravimetrische Analyse (TGA)

– Impedanz Analysator zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit

– Raman-Spektroskopie

– Wärmeleitung (XFA600)

Mikroskopie

– Lichtmikroskopie (Differentialinterferenzkontrast, Spannungsoptik)

– Transmissionselektronenmikroskope (TEM) mit EDX-Einheit (120kV und 250 kV)

– Rasterkraftmikroskop mit Nanoindentor (AFM)

– Rasterelektronenmikroskop (REM) mit EDX-Einheit

Herstellung und Verarbeitung

– Prepreg-Autoklav-Technologie

– Resin Transfer Moulding (RTM)-Anlage

– Vacuum Assisted Resin Infusion (VARI)-Verfahren

– Heizpressen

– Chemical Vapour Deposition (CVD)-Reaktoren zur Herstellung von kohlenstoffbasierter Nanomaterialien

– Mischen und Dispergieren: Dreiwalzwerk / Dissolver / Speedmixer / Sonifikator

– Kneter mit Dosiereinheit

– Spritzgussmaschine

– Extruder (Ein- und Zweischneckensystem)

AKTUELLE PROJEKTE

Die Forschungsprojekte sind Grundlagen- und Anwendungsorientiert und oftmals gefördert durch die Bundesministerien, die DFG, das Land Hamburg oder erfolgen in direkter Zusammenarbeit mit der Industrie. Detaillierte Informationen zu einzelnen Projekten finden Sie hier.

AKTUELLE PUBLIKATIONEN (SCOPUS)

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Marx, J., Wilhelmy, F., Beisch, H., Fiedler, B.: Manufacturing of a hierarchical carbon foam with tailored catalytically Me/MexOy particles. (2018) Vacuum, 155, pp. 490-495.

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Bosbach, B., Ohle, C., Fiedler, B.: Structural health monitoring of fibre metal laminates under mode I and II loading. (2018) Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 107, pp. 471-478.

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Augustin, T., Karsten, J., Kötter, B., Fiedler, B.: Health monitoring of scarfed CFRP joints under cyclic loading via electrical resistance measurements using carbon nanotube modified adhesive films. (2018) Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 105, pp. 150-155.

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Marx, J., Brouschkin, A., Roth, S., Smazna, D., Mishra, Y.K., Wittich, H., Schulte, K., Adelung, R., Fiedler, B.: Fundamentals of the temperature-dependent electrical conductivity of a 3D carbon foam—Aerographite. (2018) Synthetic Metals, 235, pp. 145-152.

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Leopold, C., Augustin, T., Schwebler, T., Lehmann, J., Liebig, W.V., Fiedler, B.: Influence of carbon nanoparticle modification on the mechanical and electrical properties of epoxy in small volumes. (2017) Journal of Colloid and Interface Science, 506, pp. 620-632.

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Augustin, T., Fiedler, B.: Health monitoring of CFRP using printed circuits. (2017) JEC Composites Magazine, 54 (117), pp. 61-63.

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Leopold, C., Schütt, M., Liebig, W.V., Philipkowski, T., Kürten, J., Schulte, K., Fiedler, B.: Compression fracture of CFRP laminates containing stress intensifications. (2017) Materials, 10 (9), art. no. 1039, .

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Lupan, O., Postica, V., Marx, J., Mecklenburg, M., Mishra, Y.K., Schulte, K., Fiedler, B., Adelung, R.: Individual hollow and mesoporous aero-graphitic microtube based devices for gas sensing applications. (2017) Applied Physics Letters, 110 (26), art. no. 263109, .

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Meija, R., Signetti, S., Schuchardt, A., Meurisch, K., Smazna, D., Mecklenburg, M., Schulte, K., Erts, D., Lupan, O., Fiedler, B., Mishra, Y.K., Adelung, R., Pugno, N.M.: Nanomechanics of individual aerographite tetrapods. (2017) Nature Communications, 8, art. no. 14982, .

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Augustin, T., Karsten, J., Fiedler, B.: Impact damage detection and localization of adhesively bonded fiber reinforced structures using silver nanoparticle based printed circuits. (2017) Structural Health Monitoring 2017: Real-Time Material State Awareness and Data-Driven Safety Assurance - Proceedings of the 11th International Workshop on Structural Health Monitoring, IWSHM 2017, 1, pp. 1461-1468.

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Bosbach, B., Ohle, C., Fiedler, B.: Structural health monitoring of multifunctional fibre metal laminates under mode i loading. (2017) Structural Health Monitoring 2017: Real-Time Material State Awareness and Data-Driven Safety Assurance - Proceedings of the 11th International Workshop on Structural Health Monitoring, IWSHM 2017, 2, pp. 1976-1983.

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Garlof, S., Mecklenburg, M., Smazna, D., Mishra, Y.K., Adelung, R., Schulte, K., Fiedler, B.: 3D carbon networks and their polymer composites: Fabrication and electromechanical investigations of neat Aerographite and Aerographite-based PNCs under compressive load. (2017) Carbon, 111, pp. 103-112.

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Meeuw, H., Viets, C., Liebig, W.V., Schulte, K., Fiedler, B.: Morphological influence of carbon nanofillers on the piezoresistive response of carbon nanoparticle/epoxy composites under mechanical load. (2016) European Polymer Journal, 85, pp. 198-210.

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Protz, R., Kosmann, N., Fritsch, D., Fey, P., Essig, W., Dietrich, K., Gude, M., Horst, P., Kreutzbruck, M., Schulte, K., Busse, G., Hufenbach, W., Fiedler, B.: Influence of voids and impact damage on the fatigue behaviour of large scale composites: Einfluss von Poren und Schlagschäden auf das Ermüdungsverhalten von Großstrukturen [Einfluss von Poren und Schlagschäden auf das Ermüdungsverhalten von Großstrukturen]. (2016) Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 47 (11), pp. 1058-1071.

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Leopold, C., Liebig, W.V., Wittich, H., Fiedler, B.: Size effect of graphene nanoparticle modified epoxy matrix. (2016) Composites Science and Technology, 134, pp. 217-225.

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Johannsen, I., Jaksik, K., Wirch, N., Pötschke, P., Fiedler, B., Schulte, K.: Electrical conductivity of melt-spun thermoplastic poly(hydroxy ether of bisphenol A) fibres containing multi-wall carbon nanotubes. (2016) Polymer (United Kingdom), 97, pp. 80-94.

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Schnoor, T.I.W., Vainio, U., Shao, L.-H., Lilleodden, E.T., Müller, M., Schreyer, A., Schulte, K., Fiedler, B.: Nanostructured MWCNT/Polypyrrole Actuators with Anisotropic Strain Response. (2016) Advanced Engineering Materials, 18 (4), pp. 597-607.

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Mecklenburg, M., Mizushima, D., Ohtake, N., Bauhofer, W., Fiedler, B., Schulte, K.: Erratum: On the manufacturing and electrical and mechanical properties of ultra-high wt.% fraction aligned MWCNT and randomly oriented CNT epoxy composites. (2016) Carbon, 98, p. 195.

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Chandrasekaran, S., Liebig, W.V., Mecklenburg, M., Fiedler, B., Smazna, D., Adelung, R., Schulte, K.: Fracture, failure and compression behaviour of a 3D interconnected carbon aerogel (Aerographite) epoxy composite. (2016) Composites Science and Technology, 122, pp. 50-58.

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Liebig, W.V., Schulte, K., Fiedler, B.: Hierarchical analysis of the degradation of fibre-reinforced polymers under the presence of void imperfections. (2016) Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 374 (2071), art. no. 20150279.

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Protz, R., Kosmann, N., Gude, M., Hufenbach, W., Schulte, K., Fiedler, B.: Voids and their effect on the strain rate dependent material properties and fatigue behaviour of non-crimp fabric composites materials. (2015) Composites Part B: Engineering, 83, pp. 346-351.

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Shen, J.T., Buschhorn, S.T., De Hosson, J., Schulte, K., Fiedler, B.: Pressure and temperature induced electrical resistance change in nano-carbon/epoxy composites. (2015) Composites Science and Technology, 115, pp. 1-8.

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Mecklenburg, M., Mizushima, D., Ohtake, N., Bauhofer, W., Fiedler, B., Schulte, K.: On the manufacturing and electrical and mechanical properties of ultra-high wt.% fraction aligned MWCNT and randomly oriented CNT epoxy composites. (2015) Carbon, 91, pp. 275-290.

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Kosmann, N., Karsten, J.M., Schuett, M., Schulte, K., Fiedler, B.: Determining the effect of voids in GFRP on the damage behaviour under compression loading using acoustic emission. (2015) Composites Part B: Engineering, 70, pp. 184-188.

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Schmutzler, H., Garcia, A., Sato, N., Wittich, H., Nishikawa, M., Rohling, H., Hojo, M., Schulte, K., Fiedler, B.: Influence of delamination characteristics in carbon fibre/epoxy laminates on signal features of pulse thermography. (2015) Journal of Nondestructive Evaluation, 34(1), p.10.

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Kosmann, N., Riecken, B.T., Schmutzler, H., Knoll, J.B., Schulte, K., Fiedler, B.: Evaluation of a critical impact energy in GFRP under fatigue loading. (2014) Composites Science and Technology, 102, pp. 28-34.

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Chandrasekaran, S., Sato, N., Tölle, F., Mülhaupt, R., Fiedler, B., Schulte, K.: Fracture toughness and failure mechanism of graphene based epoxy composites. (2014) Composites Science and Technology, 97, pp. 90-99.

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Knoll, J.B., Koch, I., Schulte, K., Gude, M., Fiedler, B.: Damage mechanisms of nanoparticle-modified CFRP under very high cycle fatigue-loading. (2014) 16th European Conference on Composite Materials, ECCM 2014.

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Knoll, J.B., Riecken, B.T., Kosmann, N., Chandrasekaran, S., Schulte, K., Fiedler, B.: The effect of carbon nanoparticles on the fatigue performance of carbon fibre reinforced epoxy. (2014) Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 67, pp. 233-240.

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Schuett, M., Wittich, H., Nussbaeumer, F., Schulte, K., Fiedler, B.: Inverstigation on the failure mechanism of composite fasteners with countersunk head in fatigue loading. (2014) 16th European Conference on Composite Materials, ECCM 2014.

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Vogel, S., Dransfeld, C., Fiedler, B., Gobrecht, J.: Protective effect of thin alumina layer on carbon fibre to preserve tensile strength during CNT growth by CVD. (2014) 16th European Conference on Composite Materials, ECCM 2014.

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Schmutzler, H., Popp, J., Büchter, E., Wittich, H., Schulte, K., Fiedler, B.: Improvement of bonding strength of scarf-bonded carbon fibre/epoxy laminates by Nd:YAG laser surface activation. (2014) Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 67, pp. 123-130.

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Kosmann, N., Schmutzler, H., Schulte, K., Fiedler, B.: Influence of impact damages on the fatigue behaviour of composites (2014) 16th European Conference on Composite Materials, ECCM 2014.