Nowa jakość testów nieniszczących w aeronautyce dzięki promieniowaniu rentgenowskiemu
Polimery lub plastiki wzmacniane włóknami węglowymi (CFRP) to lekkie materiały o dużej wytrzymałości, których wprowadzenie pozwala przemysłowi lotniczemu zmniejszać zużycie paliwa i poziomy emisji bez uszczerbku dla osiągów. Samoloty następnej generacji powinny być wykonane w ponad 50% z materiałów kompozytowych. Wciąż poszerzany jest zakres podzespołów, jakie można wykonać z tych materiałów, obejmujący również elementy o złożonych kształtach i strukturze wewnętrznej. W ramach finansowanego przez UE projektu QUICOM (Quantitative inspection of complex composite aeronautic parts using advanced X-ray techniques) jest obecnie opracowywana rewolucyjna platforma technologiczna do nieniszczącego testowania części lotniczych. Obrazy rentgenowskie pozwalają inżynierom lotniczym charakteryzować wewnętrzną strukturę części w podobny sposób, w jaki lekarze stawiają diagnozy na podstawie takich zdjęć. W ramach tego projektu naukowcy opracowali zoptymalizowane metody rejestrowania i przetwarzania obrazu umożliwiające analizę porowatości, włókien i osnowy materiałów kompozytowych. Opracowano też scenariusze symulacji dla małych, lecz licznie występujących części z tworzyw CFRP, aby przedstawiać ich cechy charakterystyczne, takie jak porowatość, żywice, włókna i rozwarstwienia. Zbadano wiele różnych technik tomografii komputerowej (CT) w celu uzyskania szczegółowych informacji na temat charakterystyki materiałów i części. Analizowane techniki to między innymi zrobotyzowane badania CT, szybkie zintegrowane badania CT, wieloenergetyczne badania CT, badania CT o wysokiej rozdzielczości oraz zaawansowane techniki rentgenowskie. Na przykład pomyślnie wykorzystano detekcję pojedynczych fotonów do uzyskania doskonałych obrazów kompozytów z wkładkami metalowymi oraz struktur wielowarstwowych z rdzeniem metalowym. Zajęto się także modelowaniem dużych i złożonych części z tworzyw CFRP. Dodatkowo opracowano nową metodę obliczania porowatości bezwzględnej kompozytów bez konieczności korzystania z próbek referencyjnych. Opracowano i oceniono również dwie różne metody analizowania i wizualizacji wyników. Do czasu zakończenia projektu członkowie konsorcjum pomyślnie wdrożyli platformę technologiczną QUICOM zgodnie ze specyfikacją i wykazali jej funkcjonalność w różnych aspektach. Opracowane techniki przejdą szczegółowe testy i będą dalej udoskonalane, co pozwoli oceniać i zwiększać potencjał ich wykorzystania w pracach przemysłowych. Oczekuje się, że opracowana w ramach projektu QUICOM platforma technologiczna zrewolucjonizuje nieniszczące próby kompozytów z tworzyw CFRP. Dostępność opłacalnych i szybkich metod szczegółowego, nieniszczącego charakteryzowania materiałów w trzech wymiarach wyniesie europejski przemysł lotniczy na nowe wyżyny.
Słowa kluczowe
Promieniowanie rentgenowskie, próby nieniszczące, aeronautyka, CFRP, platforma technologiczna, QUICOM
