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Fühlende Flugzeugstruktur

CFK-Bauteil gibt Auskunft über Schäden

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat ein Flugzeugbauteil aus kohlefaserverstärktem Kunstoff (CFK) entwickelt, das merkt, wenn es beschädigt wurde und diese Information weitergibt.

Für das so genannte Structural Health Monitoring (SHM, Überwachung der strukturellen Integrität) hat das DLR ein CFK-Bauteil mit einer Art Nervennetzwerk ausgestattet: 584 Sensoren wurden in einen fünf mal sieben Meter großen Rumpfausschnitt in der Umgebung der Passagiertür integriert.

"Ähnlich wie ein Mensch spürt, dass er verletzt wurde, merkt auch das Bauteil, an welcher Stelle und in welchem Ausmaß es beschädigt ist", sagt Dr. Daniel Schmidt vom DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik. Der Vorteil von SHM besteht darin, dass das defekte Teil nicht mehr ausgebaut und aufwändig untersucht werden muss. Dadurch werden Wartung und Instandsetzung vereinfacht und kein Schaden bleibt unentdeckt. Das steigert nach Angaben des DLR die Sicherheit und senkt die Kosten.

Per Knopfdruck gibt die Struktur Auskunft, an welcher Stelle etwas kaputt ist. "Möglich wird dies durch Lambwellen", erklärt Schmidt. "Lambwellen sind spezielle Ultraschallwellen, die sich flächig in der Struktur ausbreiten. Schäden verursachen Signaländerungen, so dass wir diese an den Lambwellen ablesen können."

Sensoren werden ins Material eingearbeitet

Für die Forschung im Rahmen des EU-Projekts SARISTU (Smart Intelligent Airframe Structures) hat das DLR bewusst die Türumgebungsstruktur gewählt, weil dort die Gefahr von Beschädigungen besonders groß ist. Das entwickelte Sensornetzwerk ist nach DLR-Angaben robust genug, den Fertigungsprozess unbeschadet zu überstehen. Anders als bei früheren Versuchen zum SHM werden die Sensoren nicht aufgeklebt, sondern direkt in das Material integriert. Das spart Fertigungskosten.

Geleitet wurde das Forschungsprojekt, an dem zahlreiche europäische Partnern beteiligt waren, von Airbus. Damit die Vision von der fühlenden Flugzeugstruktur Wirklichkeit wird, liegt der Schwerpunkt der laufenden Forschungsarbeiten mit Airbus darauf, das SHM-System fit für den realen Betrieb eines Flugzeugs zu machen. Weitere Projektpartner sind INVENT, FACC Operations GmbH, Airbus Group Innovations und die Airbus Operations GmbH.

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