Eine optimierte Inspektionstechnik, um der Luftfahrtsicherheit Aufschwung zu verleihen
Verbundwerkstoffe tragen dazu bei, das Gewicht zahlreicher struktureller Bestandteile von Flugzeugen zu senken, und verringern somit den Treibstoffverbrauch. Defekte von Primärstrukturen – diese sind schwer feststellbar und nahezu unmöglich zu beheben – tragen dazu bei, dass Verbundwerkstoffe in der Luftfahrtindustrie allerdings nur in begrenztem Umfang verwendet werden. Seit der Einführung von Strukturmaterialien auf Grundlage kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe (carbon fibre-reinforced polymer, CFRP) ist jedoch ein wachsendes Interesse an tragbaren Prüfgeräten festzustellen. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts COMP-HEALTH (Radio frequency sensing for non-destructive testing of carbon fibre reinforced composite materials for structural health monitoring) wurde an der Entwicklung eines mobilen Scanners gearbeitet, der während der Fertigung und der betriebsmäßigen Wartung zur Erkennung von Defekten in Verbundwerkstoffmaterialien und -komponenten genutzt werden kann. Bei dieser Technik kommen Funkfrequenzwellen zum Einsatz, welche eine Fernabtastung und eine erhöhte Abtastgeschwindigkeit zur Fehlererkennung bei einer Reihe verschiedener CFRP-Stoffe ermöglichen. Im Anschluss an die Gestaltung der Sensoranordnung, die Erlangung von Sensordaten und die Entwicklung des Scannersystems bauten die Projektpartner ein portables, automatisiertes Handheld-Scansystem, das Defekte in kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff erkennt. Die Hardware und Software wurden in das System integriert und daraufhin wurde mit Tests, Modifikationen und Optimierungen fortgefahren. Die Lösung stellte Anwendern ein 2D-Bild bereit, auf dem potenziell kritische Defekte angezeigt werden. Das COMP-HEALTH-Team beurteilte die Tauglichkeit und Leistung des vollständig integrierten Systemprototypen. Die Funktionalität und der Betrieb des Systems sowie die Fähigkeit des Systems zur Detektion von Defekten aufgrund von Rissen, Löchern, Delaminationen, spezifischen Blasen sowie Blasenausbreitungen verschiedener Größe und Tiefe wurden erfolgreich demonstriert. Das neuartige Inspektionssystem von COMP-HEALTH steigert unter Berücksichtigung von wichtigen Faktoren wie geringer Kosten, einem schnellen Scanvorgang und Portabilität die Wahrscheinlichkeit und Zuverlässigkeit für die Erkennung von CFRP-Defekten. Das System soll außerdem die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung verbessern.
Schlüsselbegriffe
Zerstörungsfreie Prüfung, Flugzeug, CFRP, COMP-HEALTH, Structural Health Monitoring
