Neuartige Prüftechnik für Flugzeugkomposite

Mit der zunehmenden Globalisierung der letzten Jahrzehnte geht eine bedeutende Zunahme des Luftverkehrs einher und alle Prognosen deuten darauf hin, dass er auch in den kommenden zwei Jahrzehnten weiter ansteigen wird. Verbesserte zerstörungsfreie Prüftechnologien haben entscheidende Bedeutung für Wettbewerbsfähigkeit und Nachhaltigkeit. Mit ihrer Hilfe können besser Mängel und Schäden frühzeitig erkannt werden, wodurch Ausfallzeiten für Wartungszwecke zu verkürzen und Reparaturkosten zu senken sind. Sie ermöglichen überdies mit Einbau zusätzlicher Sicherheitsmerkmale verbundene Gewichtsreduzierungen und verringern damit die vom Flugzeug zu tragende Last sowie den damit verbundenen Treibstoffverbrauch und Emissionen.

Mit Hilfe der EU-Finanzhilfen des Projekts MAGNASENSE (Magnetostrictive sensor applications for self-sensing of composite structures) entwickelten die Wissenschaftler intelligente Wartungstechnologien für feste und leichte kohlenstofffaserverstärkte Verbundstrukturen (CFR). Sie basieren auf dehnungsempfindlichen magnetischen Drähten, die in ein Metallgewebe eingestrickt und in das CFR-Komposit eingebettet werden.

Berührungslose Magnetfluss-Sensorarrays scannen und kartieren die Dehnung in den Verbundstrukturen, wobei das unter Umständen innovativste Merkmal des Systems, ein optisches Tracking, genutzt wird. Es erfolgt über eine Infrarotkamera und einen Wandler mit einer angebrachten IR-Leuchtdiode (LED). Die LED führt die Kamera bei der Lokalisierung der zu prüfenden Stelle. Ein Datenerfassungssystem zeichnet das Signal auf und wandelt es zur Analyse in ein numerisches Format um, wobei alles über drahtlose Technologien erfolgt.

Sämtliche Software- und Hardware kombiniert bilden ein technisch ausgereiftes Messsystem zur Zustandsüberwachung von CFR-Verbundwerkstoffen. Die Genauigkeit wird durch moderne Filteralgorithmen gesteigert. Ein Bildkorrelationswerkzeug, das die optische Messtechnik nutzt, vergleicht die Oberfläche des Bauteils unter Referenz- und Testbedingungen, um eine Dehnungssignatur des gesamten Bereichs zu erstellen. Das MAGNASENSE-System zeigte bei einer Prüfung eines bauteilähnlichen Demonstrators, einer beschädigten versteiften Platte, die mit einem geklebten Kompositflicken repariert war, auf effiziente Weise Bereiche mit möglichen Schäden auf.

Die Methode gibt schnell, zuverlässig und kostengünstig sowie auf berührungslose Weise Hinweise auf innere Schäden. Die Partner erwarten eine sehr schnelle Kommerzialisierung des MAGNASENSE-Systems, um die globale Wettbewerbsfähigkeit der Luft- und Raumfahrtindustrie der EU und die gesamte Wertschöpfungskette für das Produkt wesentlich zu steigern. Eine Einführung auf breiter Front wird gleichermaßen ein wichtiger Beitrag zur Sicherheit und Nachhaltigkeit des Fliegens sein.