Intelligente Verbundwerkstoffaufkleber für Luftfahrzeuge
Wenn ältere metallische Bauteile und neuere Verbundwerkstoffkomponenten von Luftfahrzeugen ermüden, Risse ausbilden oder anderweitige Schäden entwickeln, ist die Integrität der Reparatur entscheidend für die Sicherheit der Passagiere und der Besatzung. Aufgeklebte Verbundwerkstoffe mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit und höherem Versiegelungsvermögen werden zu einer bedeutenden Alternative für die Befestigung an den Bauteilen.EU-Finanzierung des Projekts project www.iapetus.eu (IAPETUS) revolutionierte die Hot Bond Field Repair durch Einsatz eines Kohlenstoff-Nanomaterials sowohl beim Aufkleber als auch beim Haftmittel. Ihre Anwendung ermöglichte eine multifunktionale Reparaturlösung, die innovatives Bond Curing, Curing Monitoring und Continuous Health Monitoring metallischer Bauteile und Verbundwerkstoffkomponenten von Luftfahrzeugen beinhaltet.Die elektrisch leitfähigen intelligenten Verbundwerkstoff-Reparaturaufkleber bestehen aus einem Kohlenstofffaser-(Graphit)-Epoxy-System mit Matrixmaterialen, die Kohlenstoff-Nanoröhren enthalten. Letztere verbessern die Homogenität der thermischen und elektrischen Eigenschaften, um eine gleichmäßige Erwärmung zu erleichtern. Das Team entwickelte zwei neuartige Aushärtemethoden – direkte Widerstandserwärmung und Induktionserwärmung. Erstere beruht auf der Durchleitung elektrischen Stroms und Letzere auf dem Anlegen eines Magnetfeldes durch elektrisch leitfähige Kohlenstofffasern und ein Kohlenstoff-Nanoröhrennetzwerk. Eine neue Generation von Haftmitteln mit zugesetzten Kohlenstoff-Nanoröhren für verbesserte Festigkeit, Steuerung der Wärmeausdehnung und höhere elektrische und thermische Leitfähigkeit ermöglichte Polymerisation durch direkte Erwärmung.Die Wissenschaftler entwickelten Sensortechnologie für z. B. die drahtlose Impedanzüberwachung und die Infrarot-Thermografie. Diese Technologie kann Änderungen im Nanoröhren-Netzwerk, dem Aufkleber und/oder dem Haftmittel erkennen und die Ergebnisse mit herkömmlichen zerstörungsfreien Inspektionsverfahren vergleichen. Diese Technologie wurde für herkömmliche und neu entwickelte Reparaturverfahren für intelligente Aufkleber angewandt, wobei Demonstrationssysteme sowohl aus Verbundwerkstoff als auch aus Aluminium verwendet wurden.Die Mitglieder von IAPETUS demonstrierten, dass ihre revolutionäre Verbundwerkstoffaufkleber-Reparaturtechnologie über eine bessere Aufkleberaushärtung und ein besseres Verhalten bei mechanischer Belastung verfügt als mechanisch verschraubte Bleche. Diese Lösung reduziert außerdem signifikant die Zeit und die Kosten, die mit Reparaturen verbunden sind. Mit Continuous Health Monitoring wird die Instandhaltung, selbst wenn ein Defekt entsteht, rechtzeitig und kosteneffizient sein und die Sicherheit der Passagiere sicherstellen. Die Mitglieder des IAPTEUS-Projekts haben zu einem umweltfreundlichen und sicheren Luftverkehr beigetragen und die Position der EU um Bereich der Luft- und Raumfahrt global gestärkt.
