Jul 02, 2021

Neuartiger Kohlenstoffsensor ermöglicht hochintegrative Strukturüberwachung von Flugzeugen

Seit mehr als 15 Jahren wird am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden an Methoden zur werkstoffintegrierten Messung der Bauteilbelastung geforscht. „Dies ist eine entscheidende Grundlage für die Erfüllung unserer Vision NEUTRALLEICHTBAU“ so Prof. Niels Modler. „Nur, wenn wir die Belastung im Betrieb genau erfassen, können wir Aussagen über die Beanspruchung treffen und so etwa Wartungsintervalle aktiv an den vorliegenden Strukturzustand anpassen. So verlängern wir die Nutzungsdauer von Bauteilen ohne die Sicherheit zu reduzieren“.

Bislang ermöglicht die vom ILK der TU Dresden patentierte Technologie eines auf Kohlenstofffasern basierenden Dehnungsmesssystems nur die ortsaufgelöste Dehnungsmessung im Labormaßstab. ILK-Wissenschaftler Philip Steinbild erläutert an einer modifizierten Kohlenstofffaser: „Zusammen mit einem kleinen Messgerät erlaubt uns diese Faser den Belastungszustand von Strukturen an jeder Stelle der Faser genau, also ortsaufgelöst, zu bestimmen. Somit können wir in die Strukturen sozusagen ein Sinnesnetzwerk integrieren.“

Mit dieser Technologie können die Forschenden um Prof. Niels Modler die Verformung von Leichtbaustrukturen an jedem einzelnen Punkt erfassen. „An unserem Labordemonstrator konnten wir bereits eine erstaunliche Empfindlichkeit und die ortsaufgelöste Dehnungsmessung direkt während der Nutzung nachweisen.“ erklärt Philip Steinbild und führt weiter aus: „Im Rahmen des Projektes „MonStrain“ werden wir diese Sensortechnologie für Anwendungen in großen Strukturen skalieren und so den Schritt aus dem Labor wagen“. Das Vorhaben wird als sogenannte „Disruptive Technologie“ im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) bis Mitte 2024 gefördert. Ziel des Projektes ist es, in Zusammenarbeit mit der Akademischen Fliegergruppe der TU Dresden e.V. (Akaflieg Dresden e.V.) einen Tragflächendemonstrator für ein Segelflugzeug mit einem derartigen ortsauflösenden Sensor auszustatten, um die Robustheit des Messverfahrens auch für große Strukturbauteile nachzuweisen.

Professor Niels Modler erläutert dazu: „Da die Technologie auf der Auswertung von elektrischen Signalen beruht, ist die notwendige Peripherie bzw. die Auswerteeinheit erheblich günstiger, leichter und vor allem kleiner als alle vergleichbaren Systeme. Daher ist sie prädestiniert für Anwendungen im Mobilitätssektor. Wir sind uns sicher, mit dieser Technologie ein neues Feld in der Zustandsüberwachung zu erschließen. Diese vergleichsweise kostengünstige Technologie kann in vielen weiteren Branchen eingesetzt werden. Ich bin zuversichtlich, dass wir hier den Grundstein für eine weitere erfolgreiche Ausgründung aus dem ILK gelegt haben.“

Das Projekt „MonStrain“ wird im Rahmen des LuFo-VI Calls des BMWi mit mehr als einer halben Million Euro gefördert und durch das DLR koordiniert.

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