Faserverbundwerkstoff Leichter und umweltfreundlicher Fliegen mit Structural Health Monitoring

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF hat den Flügel-Mock-Up eines Leichtflugzeugs mit dem neuesten SHM-System ausgestattet, wobei integrierte Sensoren für die Strukturüberwachung (SHM) im Flug sorgen.

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Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Faserverbundwerkstoffe bieten aufgrund ihres Leichtbaupotentials besondere Vorteile im Luftfahrtbereich. Diese Leichtbauvorteile lassen sich aufgrund der komplexeren Schädigungsverhaltens im Vergleich zu metallischen Werkstoffen nicht immer voll ausschöpfen. In der Luftfahrt stellt etwa der Impact durch Fremdkörper bei Faserverbundstrukturen ein besonderes Gefahrenpotential dar, begrenzt die Einsatzbereiche und führt häufig zu großen Sicherheitsrisiken. Sensoren, die zum Beispiel im Flügel äußerlich nicht sichtbare Strukturschäden frühzeitig erkennen, können den Inspektionsaufwand reduzieren. Die Betriebssicherheit der Struktur wird durch die Auslegung und Inspektion in regelmäßigen manuellen Intervallen gewährleistet. Durch ergänzende automatisierbare Überwachung mit strukturintegrierten Sensoren lassen sich künftig Kosten und Gewicht einsparen.

Clean Sky JTI: Umweltfreundliche Technologie für die Luftfahrtindustrie

Die „Clean Sky Joint Technology Initiative“ will die Belastung der Umwelt durch Lufttransporte deutlich verringern und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luftfahrtindustrie stärken. Mit einem Budget von 1,6 Milliarden Euro ist es das größte europäische Forschungsprogramm zu diesem Thema. Die Fraunhofer-Gesellschaft ist neben namhaften Industrieunternehmen einer der Partner der Initiative, wobei sämtliche Aktivitäten der Fraunhofer-Institute vom Fraunhofer LBF in Darmstadt koordiniert werden.

SHM - Das Nervensystem des Bauteils

Die Grundidee: Structural Health Monitoring (SHM) ist wie das Nervensystem eines Bauteils. Sensoren und eine Auswerteelektronik registrieren äußere Einwirkungen und spüren Schäden auf. Vor allem Fremdkörper, wie Hagel- oder Vogelschlag stellen eine große Gefahr für Flugzeuge dar. Aber auch Steinschlag durch Splitt auf der Rollbahn oder Schäden durch fallendes Werkzeug bei Wartungsarbeiten kommen vor. Bei Faserverbundstrukturen und Sandwichbauweise sind solche Schäden nur selten von außen sichtbar. Die Betriebssicherheit wird deshalb bisher durch umfangreiche Inspektionen und entsprechende Auslegung der Bauteile gewährleistet.

Teil 2: Wie Selbstdiagnose die Stillstandzeiten verkürzt

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