Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Nanomaterialien zur Enteisung von Flugzeugflügeln

31.05.2013
Die Senkung von Treibstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und Lärm sind Dauerthemen der Luftfahrt.

Neuartige Rumpfstrukturen, häufig aus Kunststoffen gefertigt und mit strukturintegrierten Funktionen, machen die Luftfahrt umweltfreundlicher und sicherer. Haltbarkeit und Zuverlässigkeit dieser neuen Strukturen müssen jedoch überwacht werden. Das Fraunhofer LBF zeigt in Halle 1 am Stand G316 auf der internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung SIAE vom 17. bis 23. Juni in Paris seine jüngsten Entwicklungen hierzu: das Modell einer beheizbaren Flugzeugflügelvorderkante aus Faserverbund und Flugzeugpanels aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff mit integrierter Faseroptik.


Numerische Simulation der Temperaturverteilung.
Grafik: Fraunhofer LBF.


Nanomaterial-basiertes Deicing-System.

Heizen ohne Metall: Ice Protection mit strukturintegriertem Nanomaterial

Wissenschaftler des Fraunhofer LBF haben ein neuartiges Ice-Protection-System für Flugzeuge basierend auf Carbon Nano Tubes CNT) entwickelt, gebaut und getestet, das sie als elektrische Widerstandsheizung verwenden. Aktuell erreicht die Heiztemperatur bis zu 120°C bei Raumtemperatur. Die Erprobung des Systems im Windkanal zeigte eine vielversprechende Leistung sowohl im De-Icing-Modus, bei dem ein Flügel künstlich vereist wurde, als auch im Anti-Icing-Modus, der Eisablagerung bei einem simulierten Flug durch Wolken bei niedrigen Temperaturen verhindert. Da die erforderliche Heizleistung je nach Position an der Flügelvorderkante unterschiedlich ist, gibt es energetische Vorteile, wenn verschiedene Heizzonen eingesetzt werden.

Da das System kein Metall enthält, ist dies besonders für Bauteile aus CFK geeignet. Die unterschiedliche Wärmeausdehnung und das unterschiedliche Ermüdungsverhalten von bisherigen metallischen Heizelementen und der Faserverbundgrundstruktur sorgten immer wieder für frühzeitige Ausfälle oder die Veränderung von Widerständen. Ebenso können im Bereich Blitzschutz Vorteile erreicht werden. Der entscheidende Vorteil ist jedoch das geringere Gewicht. So wie CNT-Kabel künftig Kupferkabel ablösen werden, kann dieses Material auch metallische Heizelemente ersetzen und dabei Gewicht und Emissionen einsparen. Die am Fraunhofer LBF entwickelten Konzepte für die Funktionsintegration von Nanomaterial in Faserverbundstrukturen sollen künftig in der Luft- und Raumfahrtindustrie, dem Windkraftbereich, der Automobilindustrie und anderen Bereichen zu neuen und besseren elektrischen Widerstandsheizungen führen. Auf der Messe SIAE zeigen die Wissenschaftler eines der im Windkanal getesteten Segmente.

Bis zu 20 Tonnen: Neue Dimension bei der Strukturüberwachung

Zur Strukturüberwachung von Flugzeugteilen aus Kunststoff können unterschiedliche Sensorsysteme eingesetzt werden. Auf der Pariser Messe zeigen Fraunhofer-Forscher große Faserverbundbauteile, sogenannte Panels mit Zweikanal-Lichtleitern zur Lastüberwachung und Piezokeramik-Sensoren bzw. Aktoren zur Überwachung der strukturellen Integrität mittels akustischer Methoden. Eine miniaturisierte Hardware dient der Datenüberwachung.

Mit der Entwicklung und Herstellung der präsentierten Panels betreten die Fraunhofer-Ingenieure eine neue Dimension der Strukturüberwachung. Erstmals ist es hier gelungen, die komplette Entwicklungskette von der Idee bis zum Test mit einer Last von 20 Tonnen zu schließen. Die Entwicklungskette umfasste im Falle der Ausstellungsstücke die Auslegung der Struktur mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM), die Detailkonstruktion und Zeichnungsableitung mit CAD, die Konstruktion von Formwerkzeugen und Einspannungen sowie die prototypische Fertigung der Panels mit strukturintegrierten faseroptischen Dehnungssensoren und Sensoren zur Impact-Schadenserkennung.
Ein weiteres Novum bei der Überwachung mit strukturintegrierten Sensoren ist ein am Fraunhofer LBF entwickeltes innovatives Steckerkonzept für die optische Faser. Erstmals wurden die neuen Stecker in einem seriennahen Fertigungsprozess eingesetzt. Die so bestückten Panels wurden zerstörungsfrei geprüft mit Lock-In-Thermographie, Ultraschall, Röntgentechnik und zerstörend mit Impact- sowie Ermüdungs- und Restfestigkeitsversuchen.

Das Fraunhofer LBF arbeitet für die Luftfahrtindustrie im Bereich der Betriebsfestigkeit und Sicherheit von Strukturkomponenten mit dem Ziel, bei gleichbleibender Sicherheit, Kosten und Gewicht zu reduzieren. Im Rahmen der vom Fraunhofer LBF geleiteten Plattform GRA – Green Regional Aircraft des europäischen Projektes Clean Sky entwickelt das Institut gezielt Systeme für die Strukturüberwachung.

Fraunhofer-Allianz Leichtbau

Da die Qualität von Leichtbaustrukturen wesentlich durch die Werkstoffeigenschaften, die konstruktive Formgebung, die Bauweise und den Herstellungsprozess bestimmt wird, haben sich die Institute, die an diesen Themen forschen, zur Fraunhofer-Allianz Leichtbau zusammengeschlossen. Sprecher dieser Allianz ist LBF-Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka.

Gemeinsam bearbeiten die Mitglieder die gesamte Entwicklungskette von der Werkstoff- und Produktentwicklung über Serienfertigung bis zur Zulassung und den Produkteinsatz. Die Entwicklung, Fertigung und Prüfung von Prototypen aus Faserverbundwerkstoffen auch mit besonderen Technologien wie der Funktionsintegration von Sensoren ist eine Domäne des Fraunhofer LBF.

Anke Zeidler-Finsel | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.lbf.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/flugzeugfluegel-mit-nanomaterialen-enteisen_parisairshow.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Optisches Messverfahren für Zellanalysen in Echtzeit - Ulmer Physiker auf der Messe "Sensor+Test"
24.05.2017 | Universität Ulm

nachricht Neue Prozesstechnik ermöglicht Produktivitätssteigerung mit dem Laser
18.05.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften