Ultraschall spürt Leichtbau-Schäden auf
Neues Forschungsprojekt optimiert Methoden der adaptronischen Ultraschallüberwachung.
In der Adaptronik werden konventionelle mit aktiven Werkstoffen kombiniert. Mithilfe der Adaptronik können beispielsweise im Flugzeugbau Schwingungen reduziert, die Form der Bauteile kontrolliert und während ihres Einsatzes überwacht werden. Eine Forschungsgruppe, an der die Technische Universität Braunschweig leitend beteiligt ist und die die integrierte Zustandsüberwachung von Bauteilen untersucht, wird jetzt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für drei Jahre mit 2,7 Millionen Euro in einer ersten Phase gefördert.
Die neue Forschungsgruppe beschäftigt sich mit der integrierten Zustandsüberwachung in Leichtbaustrukturen. „Dazu werden neuartige Mikrosensoren in Werkstoffe integriert, um innere Schäden durch Ultraschallsignale zu erkennen. In erster Linie sollen damit Schäden durch schlagförmige Belastungen festgestellt werden, zum Beispiel Delaminationen, also die Lösung von Verklebungen“, sagt der Sprecher der Forschungsgruppe, Professor Michael Sinapius vom Institut für Adaptronik und Funktionsintegration an der TU Braunschweig. Anders als Ultraschallwellen in der Medizin- und Diagnosetechnik kommen dabei geführte Wellen zum Einsatz, die sich in dünnwandigen Bauteilen durch Ober- und Unterseite der Schalen ausbreiten.
Die Gruppe mit Forschern der TU Braunschweig, der Universität der Bundeswehr in Hamburg und der Universität Bremen untersuchen Faser-Metall-Laminate aus faserverstärkten Kunststoffen mit Metallfolien. Die Rumpfoberschale des Airbus A380 ist zum Beispiel aus einem Verbund aus glasfaserverstärktem Kunststoff und Aluminium, einem Glare, gefertigt. An der TU Braunschweig arbeiten dazu Experten des Faserbundleichtbaus, der Integration von Sensoren, der Mikrotechnik und der Mathematik inverser Probleme.
Ziel der neuen Forschungsgruppe FOR3022 – „Ultraschallüberwachung von Faser-Metall-Laminaten mit inte-grierten Sensoren” – ist es, ein tiefes Verständnis für ein integriertes Structural Health Monitoring (SHM) in Faser-Metall-Laminaten mittels geführter Ultraschallwellen zu gewinnen. Dies erfordert einen ganzheitlichen Blick auf die physikalischen Phänomene der Wellenausbreitung auch unter komplexen Umgebungsbedingungen, deren Interaktion mit versteckten Schäden, die Erfassung dieser Wechselwirkungen mit mikrotechnischen Sensoren am Ort des Geschehens und eine Signalverarbeitung zur vollständigen Schadensdiagnose.
TU Braunschweig / JOL
