Strukturüberwachung an großen Faserverbundbauteilen

Neuartige Rumpfstrukturen von Flugzeugen, häufig aus Kunststoffen gefertigt und mit strukturintegrierten Funktionen, machen die Luftfahrt umweltfreundlicher und sicherer. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit dieser neuen Strukturen müssen jedoch überwacht werden.

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt,  zeigt auf der internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung SIAE  Flugzeugpanels aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit integrierten Zweikanal-Lichtleitern zur Lastüberwachung und Piezokeramik-Sensoren bzw. Aktoren zur Überwachung der strukturellen Integrität mittels akustischer Methoden. Eine miniaturisierte Hardware dient der Datenüberwachung. Mit der Entwicklung und Herstellung der präsentierten Panels betreten die Fraunhofer-Ingenieure eine neue Dimension der Strukturüberwachung. Erstmals ist es hier gelungen, die komplette Entwicklungskette von der Idee bis zum Test mit einer Last von 20 Tonnen zu schließen. Die Entwicklungskette umfasste im Falle der Ausstellungsstücke die Auslegung der Struktur mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM), die Detailkonstruktion und Zeichnungsableitung mit CAD, die Konstruktion von Formwerkzeugen und Einspannungen sowie die prototypische Fertigung der Panels mit strukturintegrierten faseroptischen Dehnungssensoren und Sensoren zur Impact-Schadenserkennung. Ein weiteres Novum bei der Überwachung mit strukturintegrierten Sensoren ist ein am Fraunhofer LBF entwickeltes innovatives Steckerkonzept für die optische Faser. Erstmals wurden die neuen Stecker in einem seriennahen Fertigungsprozess eingesetzt. Die so bestückten Panels wurden zerstörungsfrei geprüft mit Lock-In-Thermographie, Ultraschall, Röntgentechnik und zerstörend mit Impact- sowie Ermüdungs- und Restfestigkeitsversuchen.

Erstellt am 20.6.2013

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