Luft- und Raumfahrtindustrie geht zu Kohlenstofffasern über
Mit finanzieller Unterstützung der gemeinsamen Technologieinitiative Clean Sky (Joint Technology Initiative, JTI) der EU wurde ein Konsortium gebildet, das bewertet, ob aus kohlenstofffaserverstärkten Polymeren gefertigte Flugzeugverkleidungen den während des Betriebs zu erwartenden Höchstlasten standhalten können. Ziel des Projekts "Fatigue test" (FATIGUETEST) war die Entwicklung des Versuchsaufbaus zum Aufzeichnen und Analysieren des Langzeitverhaltens. An fünf Prototyp-Flugzeugverkleidungen mit integrierten Versteifungen, welche von den FATIGUETEST-Partnern entwickelt und gefertigt wurden, führte man mehrstufige Versuche durch. Zusätzlich wurden kleine piezoelektrische Sensoren in das Verkleidungslaminat eingebettet, um elastische Wellen zu erfassen, die durch die schnelle Freisetzung von Energie aus Quellen innerhalb des CFK-Materials erzeugt werden. Zu den Quellen akustischer Emissionen zählen plastische Verformungen und Bruch. In Ergänzung zu anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren ist die Schallemissions- und Akusto-Ultraschalltechnologie empfindlich genug, um neu gebildete Risse zu erkennen, lange bevor die strukturelle Integrität gefährdet ist. Anzumerken ist, dass sich die FATIGUETEST-Forscher dafür entschieden, das Kohlenstofffaser-Panel nicht auf Fehler zu testen. Der maßgeschneiderte Prüfstand für statische und dynamische Belastung der Verkleidung bestand aus zwei Spannvorrichtungen und einer Knickschutzeinrichtung. Die mit einem hydraulischen Servozylinder induzierten Spannungen wurden überwacht und in Echtzeit gemessen. Im Folgenden wurden die riesige Mengen an aufgezeichneten Daten analysiert und mit Finite-Elemente-Modellen und Simulationsanalyse des Panels abgeglichen. Der erfolgreiche Abschluss des Ermüdungstest durch die fünfte und letzte Flugzeugverkleidung markiert einen großen Schritt hin zur Bestimmung der Festigkeit und Stärke von aus Kompositmaterialien gefertigten Luftfahrzeugbauteilen. Der vom FATIGUETEST-Projekt vorgeschlagene Prüfstand und die Methodik dazu werden erwartungsgemäß einen Teil der zukünftigen Zertifizierungstestprogramme bilden.
Schlüsselbegriffe
kohlenstofffaserverstärkte Polymere, k kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, Schadenstoleranz, Flugzeugverkleidungen, Materialermüdungstest, akustische Emission
