22.08.2012

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Fraunhofer LBF: Neue Dimension bei der Strukturüberwachung von Flugzeugteilen

Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF präsentiert bei der "Internationalen Luftfahrtausstellung ILA" vom 11. bis 16. September in Berlin zwei Panels aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit integrierter Faseroptik (Halle 3, Stand 3221). Den Darmstädter Ingenieuren ist es den Angaben nach gelungen, große CFK-Teile zu entwickeln, zu bauen und mit einer Last von zwanzig Tonnen zu testen. Damit stößt das Institut bei der Strukturüberwachung demnach in neue Dimensionen vor.

Die Luftfahrt wird umweltfreundlicher: Treibstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und Lärm sollen dank innovativer Technologien sinken. Dazu entwickeln Fraunhofer-Forscher im EU-Projekt "Clean Sky" neuartige Rumpfstrukturen mit strukturintegrierten Funktionen. Die gezeigten Panels enthalten mehrere Sensoren zur Überwachung der Strukturen, unter anderem sind Akustiksensoren appliziert und optische Dehnungssensoren in das Panel integriert.

Die Entwicklung, Fertigung und Prüfung von Prototypen aus Faserverbundwerkstoffen auch mit besonderen Technologien wie der Funktionsintegration von Sensoren gilt als eine Domäne des Fraunhofer LBF. 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.

Neues Steckerkonzept entwickelt
Erstmals wurde ein am Fraunhofer LBF entwickeltes innovatives Steckerkonzept für in Faserverbundwerkstoffen integrierte faseroptische Sensoren in einem seriennahen Fertigungsprozess eingesetzt. Die Panels wurden zerstörungsfrei geprüft mit Lock-In-Thermographie, Ultraschall, Röntgentechnik und zerstörend mit Impact- sowie Ermüdungs- und Restfestigkeitsversuchen.

Am Messestand zeigen die Fraunhofer-Ingenieure ein geprüftes Panel und ein ungeschädigtes Panel. Am funktionstüchtigen Exponat können Besucher ausprobieren, wie die Glasfaser-Dehnungssensoren auf die Belastung des Panels reagieren und dies graphisch am Bildschirm dargestellt wird.

Über das Fraunhofer LBF
Mit ganzheitlicher Kompetenz in Betriebsfestigkeit, Adaptronik, Systemzuverlässigkeit und Kunststoffen entwickelt, bewertet und realisiert das Fraunhofer LBF unter Leitung von Professor Holger Hanselka gemeinsam mit dem assoziierten Fachgebiet Systemzuverlässigkeit und Maschinenakustik SzM an der TU Darmstadt im Team von rund 450 Mitarbeitern maßgeschneiderte Lösungen für alle Sicherheitsbauteile - vom Werkstoff bis zum System, von der Idee bis zum Produkt.