Luftfahrtteile auf ganz neue Art mit Röntgenstrahlen zerstörungsfrei Prüfen

Kohlenstofffaserverstärkte Polymere bzw. Kunststoffe (CFK) sind leichte, hochfeste Materialien, die in der Luftfahrtindustrie dazu beigetragen haben, ohne Leistungseinbußen den Treibstoffverbrauch und die Emissionen zu vermindern. Tatsächlich soll die nächste Flugzeuggeneration einschließlich des Airbus A350 XWB zu mehr als 50 % aus Kompositmaterialien bestehen.

Das Bauteilespektrum, das aus diesen Materialien gebildet werden kann, wird immer größer und umfasst zunehmend Konstruktionen in komplexer Form und Innenstruktur. Eine revolutionäre Technologieplattform für das zerstörungsfreie Prüfen von Luftfahrtkomponenten befindet sich derzeit dank der EU-Finanzierung des Projekts "Quantitative inspection of complex composite aeronautic parts using advanced X-ray techniques" (QUICOM) in der Entwicklung. Etwa so wie beispielsweise ein Arzt Röntgenbilder zur Diagnose verwendet, nutzen die Luft- und Raumfahrtingenieure sie dazu, die innere Struktur der Komponente zu charakterisieren.

Die Wissenschaftler haben innerhalb dieses Projekts optimierte Bildaufnahme- und Bildverarbeitungsmethoden entwickelt, die zur Analyse der Poren, Faser- und Matrixkomponenten der Komposite geeignet sind. Außerdem wurden Simulationsszenarien für kleine, hochvolumigen CFK-Teile generiert, welche die einzelnen Merkmale wie Poren, Harz, Fasern, Delamination usw. darstellen.

Man untersucht eine große Vielzahl von CT-Verfahren, um an detaillierte Informationen über die Eigenschaften der Materialien und Komponenten zu gelangen. Dazu zählen robotergestützte CT, schnelle prozessintegrierte CT, Multienergie-CT, hochauflösende CT sowie moderne Röntgenverfahren. . So wurde zum Beispiel die Einzelphotonendetektion mit Erfolg eingesetzt, um exzellente Bilder von Kompositen mit metallischen Einlagen sowie Sandwichstrukturen mit Metallkern zu erzielen.

Auch mit der Modellierung von großen und komplexen CFK-Teilen wurde begonnen. Auch eine neue Methode zur Berechnung der absoluten Porosität von Kompositen ohne Einsatz von Referenzproben wird derzeit entwickelt. Zum Abschluss werden zwei verschiedene Routen zur Analyse und Visualisierung der Resultate entwickelt und bewertet.

Die Projektwebsite ist aufgebaut und läuft und die Interessengruppe Industrie hat ihre erste Sitzung abgehalten. Über den Projektkoordinator kann weiterhin Interesse bekundet werden. Das nächste Treffen der Interessengruppe Industrie ist für März 2015 anberaumt.

Insgesamt erwartet man von der QUICOM-Technologieplattform nichts weniger als eine Revolution auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung von CFK-Kompositen. Mit dem kostenwirksamen und schnellen Zugriff auf detaillierte und zerstörungsfreie 3D-Charakterisierungen wird die EU-Luftfahrtindustrie zu neuen Höhenflügen aufbrechen.