Vollautomatische Inspektionssysteme für Flugtriebwerksbauteile
Obwohl das moderne Flugzeug eine technologisch anspruchsvolle, hochautomatisierte Maschine darstellt, werden Wartung und Inspektion von Flugzeugen noch immer weitgehend manuell durchgeführt. Das bedeutet, dass selbst Routineaufgaben in der Instandhaltung zeitaufwendig und extrem kostspielig sein können, ganz zu schweigen von der Anfälligkeit für menschliches Versagen. Die gute Nachricht ist, dass sich hier allmählich Veränderungen einstellen, unter anderem dank EU-finanzierter Initiativen wie dem Projekt AUTHENTIC(öffnet in neuem Fenster). Mit Unterstützung des Gemeinsamen Unternehmens Clean Sky 2(öffnet in neuem Fenster) wurde im Projekt ein vollautomatisches Inspektionssystem zur Erkennung von Oberflächendefekten in geschweißten sicherheitskritischen Flugtriebwerkselementen erschlossen. „Unser zuverlässiges Inspektionssystem verfügt über das Potenzial, schnellere Inspektionen an Komponenten in Originalgröße durchzuführen, subjektive Fehleinschätzungen von Menschen aus der Inspektionsgleichung herauszunehmen und eine gesündere und sauberere Arbeitsumgebung für Fachpersonal zu schaffen“, sagt Eider Gorostegui Colinas, leitende Forscherin bei Lortek(öffnet in neuem Fenster), dem Hauptpartner des Projekts.
Einführung induktiv angeregter Thermografie
Schwerpunkt des Projekts ist der Einsatz der induktiv angeregten aktiven Thermografie, einer Technologie, bei der ein Wärmebildgerät eingesetzt wird, um die Wärmeausbreitung einer Oberfläche – in diesem Fall von Schweißnähten – zu untersuchen, während diese durch Induktion erwärmt werden. „Defekte wirken wie Barrieren für die Wärmeausbreitung, und diese konzentrierte Erwärmung in den defekten Bereichen wird von der Infrarotkamera direkt erfasst“, erklärt Gorostegui Colinas. Bei der AUTHENTIC-Lösung werden die Inspektionen automatisch von einem Roboter ausgeführt, dessen Kopf sowohl das Wärmebildgerät als auch den Induktor enthält. „Jeder Kopf ist für die Inspektion eines bestimmten Bereichs eines Bauteils ausgelegt, und bei kombinierter Verwendung kann die gesamte zu prüfende Oberfläche abgedeckt werden“, merkt sie an. Die erstellten Aufnahmen werden zu Bildern verarbeitet. Anschließend wird mithilfe von Algorithmen, die Ort und Größe von Defekten anzeigen, eine automatische Mängelerkennung durchgeführt.
Risserkennung in beliebiger Ausrichtung
Die AUTHENTIC-Lösung ist durch ihren völlig neuartigen Induktor wirklich einzigartig: Er wurde konzipiert, um die Inspektionszeiten zu optimieren, da er es erlaubt, Risse in jeder Ausrichtung zu erkennen. „Das ist sehr wichtig, da herkömmliche Induktoren nur Risse aufspüren können, die sich senkrecht zum induzierten Magnetfeld befinden“, so Gorostegui Colinas. In der Vergangenheit wurde diese Einschränkung mit einem Roboterkopf überwunden, der einen zusätzlichen Freiheitsgrad für die Drehung erhielt, um die Rissdetektion sicherzustellen. Dafür waren jedoch ein komplexeres System und längere Kontrollzeiten notwendig.
Die richtige Frage stellen
Die Forschenden wandten eine Analyse zur Detektionswahrscheinlichkeit an, um die Systemeignung zu prüfen. „Die Frage lautet nicht, welches der kleinste Riss ist, den wir mit Thermografie feststellen können, sondern wie viele Risse wir übersehen haben“, bemerkt Gorostegui Colinas. „Mit anderen Worten: Der Schwerpunkt sollte auf der Zuverlässigkeit liegen – das wird bei der Entwicklung neuer Systeme oft vergessen.“ Mit der Versuch-und-Irrtum-Methode zur Erfassungswahrscheinlichkeit testeten die Forschenden verschiedene Probensätze, um den kleinsten Riss zu berechnen, der zuverlässig gefunden werden kann.
Den Stand der Technik voranbringen
Das Projekt AUTHENTIC hat den Stand der Technik bei der automatischen Wartung und Inspektion von Flugzeugen erfolgreich weiterentwickelt. „Die Thermografie eröffnet ein neues Paradigma, indem sie die Automatisierung sowohl der Inspektion als auch der Detektion unterstützt. Dadurch werden mögliche menschliche Fehler bei der Fehlererkennung ausgeschlossen, die Prüfung jeder beliebigen Konzeption erleichtert und schnellere Inspektionen gefördert“, schließt Gorostegui Colinas. Obwohl das Projekt selbst jetzt abgeschlossen ist, arbeiten die Forschenden weiter an ihrer Lösung mit dem Ziel, in naher Zukunft die endgültige Industrialisierung zu erreichen.
Schlüsselbegriffe
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