FORTGESCHRITTENES VERBUNDWERKSTOFFDESIGN

FEHLERMODUS GESTEUERTE PRÄZISIONSVERSTÄRKUNG

NANOARC-Quantenmaterialien sind fortschrittliche Nanokomposite, die entwickelt wurden, um Verbundsysteme genau an der Stelle zu verstärken, an der ein Versagen einsetzt. Durch den Einsatz im Nanobereich bieten diese Materialien unverhältnismäßig hohe Verbesserungen in Bezug auf Festigkeit, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bei extrem niedrigen Belastungen, ohne die Masse zu erhöhen, die Geometrie zu verändern oder etablierte Fertigungsprozesse zu stören.

NANOARC-Materialien wurden für die Raumfahrt, Luftfahrt, Verteidigung und andere Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen entwickelt und ermöglichen leichtere, langlebigere und schadensunempfindlichere Verbundsysteme.

VERHINDERN SIE, DASS EIN FEHLER BEGINNT

Die meisten Ansätze im Tragwerksentwurf konzentrieren sich darauf, Bauteile so zu konstruieren, dass sie auch nach einem bereits eingetretenen Schaden noch stabil sind. Dies erfordert in der Regel zusätzliches Material, höhere Sicherheitsfaktoren und eine größere Komplexität.

NANOARC verfolgt einen anderen Ansatz.

Bei fortschrittlichen Verbundwerkstoffen beginnt ein Versagen selten auf der Ebene der Struktur. Es beginnt im Nano- bis Mikrobereich durch Mechanismen wie Mikrorisse in der Matrix, Ablösung von Fasern aus der Matrix, Delamination zwischen den Schichten, Verschlechterung der Korngrenzen oder Oberflächenverschleiß. Sobald dieser Schaden einmal entstanden ist, breitet er sich schnell zu einem makroskopischen Versagen aus.

NANOARC-Quantenmaterialien greifen in diesem frühesten Stadium ein. Durch die Verstärkung von Matrizen, Grenzflächen, Korngrenzen und oberflächennahen Bereichen unterdrücken sie die Entstehung von Schäden, bevor diese strukturell relevant werden. Das Ergebnis ist ein System, das von Anfang an gegen Versagen resistent ist, anstatt sich auf die Toleranz gegenüber Schäden nach deren Entstehung zu verlassen.

Dieser Wechsel von Überlebensfähigkeit zu Prävention ermöglicht erhebliche Leistungssteigerungen ohne Einbußen bei Masse oder Design.

WAS NANOARC QUANTUM MATERIALIEN BIETEN

• Verstärkung in dem Maßstab, in dem der Fehler entsteht

• Nichtlineare Leistungssteigerungen bei extrem niedrigen Materialbelastungen

• Verbesserte Bruchzähigkeit, Ermüdungslebensdauer und Verschleißfestigkeit

• Hohe thermische Stabilität für extreme Umgebungen

• Nahtlose Integration in bestehende Verbundwerkstoff-Fertigungsprozesse

NANOARC-Materialien fungieren als Leistungsverstärker, nicht als primäre lasttragende Verstärkungen.

LÖSUNGEN

QUANTUM-NANOKOMPOSITE TECHNOLOGIE

NANOARC-Quantenmaterialien sind ligandenfreie, präzisionsgefertigte Nanomaterialien mit charakteristischen Abmessungen von typischerweise unter 20 nm. Zu den kontrollierten Nanoarchitekturen gehören atomar dünne Schichten, kugelförmige Nanopartikel, hohle halbkugelförmige Partikel und Nanoröhren.

Diese Architekturen sind so konzipiert, dass sie direkt mit Polymerketten, Metallkorngrenzen, Keramikmatrizen und Oberflächenschichten interagieren und so die Spannungsübertragung und Energieableitung im Nanobereich modifizieren. Dies ermöglicht eine Fehlervermeidung statt einer Toleranz gegenüber Schäden nach deren Entstehung.

FEHLERMODUS-GETRIEBENES VERBUNDDESIGN

Die meisten fortschrittlichen Verbundsysteme versagen nicht aufgrund unzureichender Festigkeit, sondern weil Schäden frühzeitig an lokalen Mikro- und Nanostrukturen auftreten.

NANOARC-Materialien ermöglichen eine auf Versagensmodi basierende Konstruktionsmethodik, indem sie den Versagensmechanismus und nicht den Lastpfad verstärken. Durch die Unterdrückung von Rissbildung, Grenzflächentrennung und Verschleiß an ihrer Entstehungsstelle werden die Gesamtfestigkeit und Lebensdauer der Struktur erheblich verlängert, ohne dass eine Neukonstruktion der Primärstruktur erforderlich ist.

NANOADDITIVE & CHIRURGISCHE VERSTÄRKUNG

NIEDRIG DOSIERT WIRKSAME NANOADDITIVE

Als Nanoadditive verändern NANOARC-Materialien das Matrixverhalten auf molekularer und atomarer Ebene. Sie verstärken die lokale Bindung, erhöhen die Rissbeständigkeit und verbessern die Dauerfestigkeit und Umweltbeständigkeit.

Diese Wirkung ist besonders dort ausgeprägt, wo matrixbedingte Schäden die Leistungsfähigkeit bestimmen.

CHIRURGISCHE BAUWERKSVERSTÄRKUNG

Als chirurgische Verstärkungen werden NANOARC-Materialien lokal auf bekannte Versagensinitiierungszonen angewendet, einschließlich:

• Faser-Matrix-Grenzflächen

• Zwischenschichtige harzreiche Bereiche

• Korngrenzen in Metallen

• Oberflächen- und oberflächennahe Schichten

Ziel ist es, Schäden vor ihrer Ausbreitung zu stoppen, ohne die Faserarchitektur, die Geometrie der Komponenten oder die Werkzeuge zu verändern.

VERBUNDWERKSTOFFE FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT

In Luft- und Raumfahrtstrukturen tragen Fasern in der Regel die Last, während das Versagen in der Matrix oder an der Grenzfläche beginnt. NANOARC-Quantenmaterialien verstärken diese Schwachstellen, reduzieren die Delaminierung, verbessern die Ermüdungslebensdauer und erhöhen die Schadenstoleranz.

Zu den Anwendungsbereichen gehören primäre und sekundäre CFK-Strukturen, motornahe Verbundwerkstoffkomponenten sowie erosions- und verschleißfeste Beschichtungen für die Luft- und Raumfahrt.

RAUMSYSTEME & -STRUKTUREN

Raumfahrtsysteme erfordern unter strengen Massenbeschränkungen höchste Zuverlässigkeit. NANOARC-Materialien verhindern das Entstehen von Fehlern in Polymer- und Metallsystemen und verbessern die Ermüdungsbeständigkeit, thermische Stabilität und Strahlungstoleranz, ohne das Gewicht zu erhöhen.

Dies ermöglicht eine längere Lebensdauer und eine höhere Missionssicherheit ohne strukturelle Neukonstruktion.

VERTEIDIGUNGS ANWENDUNGEN

Verteidigungsplattformen profitieren von Materialien, die der Ansammlung von Schäden unter anhaltender Betriebsbelastung widerstehen.

Die Quantenwerkstoffe von NANOARC verbessern Verschleißfestigkeit, Langlebigkeit und Schadensresistenz und ermöglichen gleichzeitig schrittweise Modernisierungen bestehender Plattformen. Ihr Ansatz der lokal begrenzten Verstärkung mit geringer Belastung eignet sich hervorragend für Nachrüstungs- und Lebensdauerverlängerungsprogramme.

INDUSTRIE- UND ENERGIESYSTEME

In industriellen und Energieumgebungen verhindern NANOARC-Werkstoffe verschleiß- und ermüdungsbedingte Ausfälle, indem sie Oberflächen, Matrix und Grenzflächen an der Schadensinitiierungsstelle verstärken. Dies verbessert die Langzeitzuverlässigkeit von Werkzeugen, Beschichtungen und mechanisch oder thermisch beanspruchten Bauteilen.

KERNERKENNTNIS

Verhindern Sie, dass ein Scheitern überhaupt erst entsteht, anstatt es schwieriger zu machen, damit umzugehen.

Durch die Entwicklung von Widerstandsfähigkeit auf der Nanoskala – wo Schäden entstehen und nicht dort beobachtet werden – ermöglichen NANOARC-Quantenmaterialien leichtere, zuverlässigere und langlebigere Verbundsysteme.