Adaptronisches Frühwarnsystem überwacht Strukturen und detektiert Schäden an einem Flugzeugrumpf

Im Mittelpunkt des Gemeinschaftsstandes D18 in Halle 2 der Fraunhofer-Allianz Adaptronik sowie ihrer Partner aus Forschung und Industrie stehen modernste Funktionswerkstoffe, die aktiv auf Veränderungen reagieren.

Auf der diesjährigen Hannover Messe demonstriert die Fraunhofer-Allianz Adaptronik eine Structural Health Monitoring (SHM) Anwendung an einem Flugzeugteil. Sie wurde von Forschern des Darmstädter Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF entwickelt.

Ziel der Anwendung ist es, Flugzeugstrukturen zu überwachen und Schäden rechtzeitig zu detektieren. Das Exponat setzt sich zusammen aus einem Panel, einer Hardware und einem Laptop. Das Panel bildet ein Teilstück eines Flugzeugrumpfes nach. Es besteht aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, an dem elektromechanische Wandler appliziert sind, die sowohl als Sensoren als auch als Aktoren dienen.

Eine kompakte und als Netzwerk konfigurierbare elektronische SHM-Hardwareeinheit betreibt die elektromechanischen Wandler. Hierbei leiten die Aktoren Signale in die Panelstruktur ein und die Sensoren messen die Antwort der Struktur. Ein Laptop fungiert als Anzeigegerät für die Messdaten, die von der SHM-Hardware aufgenommen und verarbeitet werden. Als Messmethode kommt die Übertragungsfunktion, die auch als Transferfunktion bekannt ist, zum Einsatz.

Flugverkehr sicherer machen
Sicherheit steht beim Flugverkehr an erster Stelle. Die Grundidee der Forscher: Sie nutzen Structural Health Monitoring (SHM) wie das Nervensystem eines Bauteils. Ziel ist es, mit dieser Art Frühwarnsystem Flugzeuge während des Betriebs zu untersuchen und so den Flugverkehr sicherer zu machen und dabei gleichzeitig Wartungszeiten und Kosten zu sparen. Die Verfahren sollen Strukturen überwachen, Ermüdung oder erste Schädigungen erkennen, bevor daraus ein Problem entstehen könnte.

In der Fraunhofer-Allianz Adaptronik FAA kooperieren elf thematisch komplementär ausgerichtete Institute im Bereich der Adaptronik. Die Partner arbeiten dabei sowohl in wissenschaftlichen als auch in industriellen Forschungskooperationen und ermöglichen so interdisziplinär basierte Lösungen aus einer Hand. Die Anwendungsmöglichkeiten der Adaptronik sind vielschichtig und kommen immer dann zum Zuge, wenn konventionelle Ansätze an ihre Grenzen stoßen. Durch die ständig steigenden Anforderungen ist dies immer häufiger der Fall, etwa in der Luftfahrttechnik oder im Maschinenbau.

Neben den Fraunhofer-Instituten für Silicatforschung ISC, Schicht- und Oberflächentechnik IST, Werkstoffmechanik IWM sowie Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF beteiligen sich die externen Aussteller Rhein-Main Adaptronik e.V., Ruhr-Universität Bochum SFB 459 „Formgedächtnistechnik“, Adaptamat, Invent GmbH, Netzwerk „EffHA-FGL“ und Deutsches Kunststoff-Institut am Adaptronik-Stand.