11.08.2021 • Messtechnik

Sensorfolie für die Luft- und Raumfahrt

Überwachung der die mechanischen Belastungen während des Flugs.

Die Freude ist groß am Lehrstuhl für Informations­technik für Luft- und Raumfahrt der Uni Würzburg: Alexander Hilgarth und Sergio Montenegro waren im inter­nationalen Wettbewerb INNOspace Masters erfolgreich. Sie gewannen einen zweiten Preis mit ihrer Idee für eine Sensorfolie, mit der die Bauteile von Luft- und Raum­fahr­zeugen beklebt und während des Flugs überwacht werden können. Die Auszeichnung ist mit einer Fördersumme von bis zu 400.000 Euro verknüpft. Mit dem Geld wollen die beiden Forscher die Sensorfolie nun für eine erste Anwendung reif machen. Dass ihre Idee grund­sätz­lich funktioniert, haben sie in Vorstudien gezeigt. Die Folge­arbeiten starten im Spätherbst 2021. Nach zwei Jahren sollen sie abgeschlossen sein.

Abb.: Modell der Sensor­folie zur Messung der Material­belastung von Luft-...
Abb.: Modell der Sensor­folie zur Messung der Material­belastung von Luft- und Raum­fahr­zeugen im Flug. (Bild: A. Hilgarth, U. Würzburg)

Die Sensorfolie kann den Wartungs­aufwand in der Luft- und Raumfahrt verkleinern und die Wieder­verwend­barkeit von Raum­fahr­zeugen wahr­schein­licher machen, erklärt Hilgarth: „Nur die Wieder­verwend­barkeit von Träger­systemen und Bauteilen stellt die Wirt­schaft­lichkeit sicher, um Raumfahrt im Sinne des New Space betreiben zu können. Die mögliche Kosten­ersparnis wird aber derzeit noch durch einen hohen Wartungs­aufwand begrenzt.“ Das Schlagwort „New Space“ beschreibt den Trend, dass auch private Unternehmen Raumfahrt­aktivitäten entfalten. Zum Beispiel die Firma SpaceX des amerika­nischen Unter­nehmers Elon Musk.

Außerdem kann die Sensor­folie Material­fehler aufdecken, die nur unter mechanischer Belastung auftreten, bei Kontrollen im Hangar aber verborgen bleiben. „Ein Beispiel dafür sind Risse, deren Bruch­kanten sich im unbelasteten Zustand wieder perfekt inein­ander­fügen“, sagt Hilgarth. Solche Fehler wurden zum Beispiel in Verbund­materialien aus Kunst­stoffen beobachtet.

Aktuell ist es nicht praktikabel, Luft- und Raum­fahr­zeuge im Flug mit einer umfassenden Instal­lation von Messsonden zu überwachen. „Dafür ist die herkömm­liche Mess­technik zu groß und zu schwer“, erklärt der Forscher. Mit der Sensorfolie „Tomo­graphischer Plexus“ könnte sich das ändern: Sie soll eine kontinu­ier­liche Echtzeit­über­wachung ermöglichen.

In der Folie kommen tomo­graphische Mess­verfahren zum Einsatz, die in der Luft- und Raumfahrt bislang nicht üblich sind. Die Folie funktio­niert dabei als Schaltungs­träger für ein drahtloses Sensor­netzwerk. Den Forschern zufolge ist sie platz­sparend und flexibel. Sie könne auch an schwer zugäng­lichen Stellen von Luft- und Raum­fahr­zeugen angebracht werden.

JMU / RK

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