Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nervensystem für die Struktur

08.04.2008
Technische Strukturen bekommen ein Nervensystem. Davon versprechen sich Entwickler wie Anwender mehr Sicherheit, Wartungstermine nach Bedarf und einen effizienteren Einsatz von Material und Energie. Auf der Hannover-Messe vom 21. bis 25. April stellen Forscher einen Demonstrator für die Überwachung von Windkraftanlagen vor (Halle 2, Stand C24).

Auf einem Quadratzentimeter menschlicher Haut finden sich im Schnitt mehr als 300 Rezeptoren, die Schmerz, Druck, Wärme oder Kälte registrieren. Winzige Sensoren, die rund um die Uhr wichtige Informationen über den Zustand unserer äußersten Hülle empfangen und weiterleiten – über ein weit verzweigtes Netzwerk bis ins Gehirn.

Ein elektronisches Netzwerk, das sich dieses Nervensystem zum Vorbild genommen hat, soll künftig technische Strukturen schützen: Flugzeuge, Rohrleitungen oder Rotorblätter von Windkraftanlagen. »Structural Health Monitoring (SHM)« heißt das ehrgeizige Konzept. Ausgeklügelte Systeme aus Sensoren, Aktoren und Signalverarbeitung spüren frühzeitig Risse, Rost und andere Verletzungen auf, um Schäden vor allem an kritischen Stellen, die schwer zugänglich sind, zu verhindern. Anders als bei konventionellen Prüfverfahren sind bei der strukturellen Zustandsüberwachung die Sensoren fest mit der Struktur verbunden und können diese ständig überwachen – auch während des alltäglichen Betriebs.

Mehrere Fraunhofer-Institute und verschiedene Industriepartner arbeiten derzeit unter anderem an einem SHM-System, das mittels Ultraschall Verletzungen in technischen Strukturen von Flugzeugen, Pipelines oder Windkraftanlagen aufspüren soll. Das Herzstück der verwendeten Sensoren besteht aus keramischen Piezo-Fasern, die mechanische Energie in elektrische Impulse umwandeln und umgekehrt. Jedes Piezo-Element kann sowohl als Sender als auch als Empfänger eingesetzt werden. Es kann die Struktur zu Schwingungen anregen und Schwingungen der Struktur aufnehmen. Je nach Struktur breiten sich die Ultraschallwellen in bestimmten Mustern aus. Risse und andere Fehler verändern dieses Wellenmuster ähnlich wie ein Felsen im See die Wellen im Wasser. Bereits eine Gruppe von vier Piezo-Elementen reicht aus, um Fehler auf Zentimeter genau zu lokalisieren – Fehler, die oft nur wenige Millimeter groß sind. Gezielt Fehler in den Strukturen zu erzeugen, an denen im Versuch die Fehlerentstehung nachgewiesen werden kann, ist Aufgabe des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF.

»Wir wollen mit unserem System die bisherigen Checks ergänzen«, sagt Bernhard Brunner vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg. Das ist allerdings nur der erste Schritt. Bewähren sich die SHM-Systeme, können sich die Forscher auch eine zustandsabhängige Wartung und Instandhaltung vorstellen: »Um Inspektionen und damit Zeit einzusparen«, ergänzt Brunners Projektpartner Bernd Frankenstein vom Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP in Dresden. Für ihn ist klar, dass SHM-Systeme konventionelle Prüfmethoden am Ende zumindest teilweise ablösen werden.

Doch es gibt noch mehr Gründe, Strukturen das »Fühlen« beizubringen. So können wertvolle Ressourcen – Werkstoffe oder Energie – besser genutzt werden. Besonders deutlich zeigt sich dies in der Luftfahrt, wo jedes gesparte Gramm im Flugzeug die Nutzlast erhöht und die Abgasmenge vermindert. Auch für mehr Sicherheit soll eine kontinuierliche Überwachung durch SHM-Systeme sorgen. Vor allem, wenn Anlagen nicht jederzeit zugänglich sind wie Off-Shore-Windkraft-Anlagen. Das künstliche Nervensystem nimmt dabei eine doppelte Aufgabe wahr: Es überwacht die Struktur und liefert gleichzeitig Daten über das Geschehen in der Struktur während des laufenden Betriebs. Daten, die es so bisher kaum gab und die helfen, die nächsten Bauteil-Generationen zu optimieren.

Franz Miller | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen
26.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen
25.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Carmenes“ findet ersten Planeten

Deutsch-spanisches Forscherteam entwirft, baut und nutzt modernen Spektrografen

Seit Januar 2016 nutzt ein deutsch-spanisches Forscherteam mit Beteiligung der Universität Göttingen den modernen Spektrografen „Carmenes“ für die Suche nach...

Im Focus: Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter

Heute verfügbare Ionenfallen-Technologien eignen sich als Basis für den Bau von großen Quantencomputern. Das zeigen Untersuchungen eines internationalen Forscherteams, deren Ergebnisse nun in der Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlicht wurden. Die Wissenschaftler haben für Ionenfallen maßgeschneiderte Protokolle entwickelt, mit denen auftretende Fehler jederzeit entdeckt und korrigiert werden können.

Damit die heute existierenden Prototypen von Quantencomputern ihr volles Potenzial entfalten, müssen sie erstens viel größer werden, d.h. über deutlich mehr...

Im Focus: Error-free into the Quantum Computer Age

A study carried out by an international team of researchers and published in the journal Physical Review X shows that ion-trap technologies available today are suitable for building large-scale quantum computers. The scientists introduce trapped-ion quantum error correction protocols that detect and correct processing errors.

In order to reach their full potential, today’s quantum computer prototypes have to meet specific criteria: First, they have to be made bigger, which means...

Im Focus: Search for planets with Carmenes successful

German and Spanish researchers plan, build and use modern spectrograph

Since 2016, German and Spanish researchers, among them scientists from the University of Göttingen, have been hunting for exoplanets with the “Carmenes”...

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Carmenes“ findet ersten Planeten

18.12.2017 | Physik Astronomie

Fehlerfrei ins Quantencomputer-Zeitalter

18.12.2017 | Physik Astronomie

Konsortium erhält 2 Millionen Euro Förderung für neue MR-kompatible elektrophysiologis

18.12.2017 | Medizintechnik