Panorama

Ultraschall spürt Leichtbau-Schäden auf

12.12.2019 - Neues Forschungsprojekt optimiert Methoden der adaptronischen Ultraschallüberwachung.

In der Adaptronik werden konventionelle mit aktiven Werkstoffen kombiniert. Mithilfe der Adaptronik können beispiels­weise im Flugzeugbau Schwingungen reduziert, die Form der Bauteile kontrolliert und während ihres Einsatzes überwacht werden. Eine Forschungs­gruppe, an der die Technische Universität Braun­schweig leitend beteiligt ist und die die integrierte Zustands­überwachung von Bauteilen untersucht, wird jetzt von der Deutschen Forschungs­gemeinschaft (DFG) für drei Jahre mit 2,7 Millionen Euro in einer ersten Phase gefördert. 

Die neue Forschungsgruppe beschäftigt sich mit der integrierten Zustands­überwachung in Leichtbau­strukturen. „Dazu werden neuartige Mikro­sensoren in Werkstoffe integriert, um innere Schäden durch Ultraschall­signale zu erkennen. In erster Linie sollen damit Schäden durch schlagförmige Belastungen festgestellt werden, zum Beispiel Delaminationen, also die Lösung von Verklebungen“, sagt der Sprecher der Forschungs­gruppe, Professor Michael Sinapius vom Institut für Adaptronik und Funktions­integration an der TU Braunschweig. Anders als Ultraschall­wellen in der Medizin- und Diagnose­technik kommen dabei geführte Wellen zum Einsatz, die sich in dünn­wandigen Bauteilen durch Ober- und Unterseite der Schalen ausbreiten. 

Die Gruppe mit Forschern der TU Braun­schweig, der Universität der Bundeswehr in Hamburg und der Universität Bremen unter­suchen Faser-Metall-Laminate aus faser­verstärkten Kunststoffen mit Metallfolien. Die Rumpf­oberschale des Airbus A380 ist zum Beispiel aus einem Verbund aus glasfaser­verstärktem Kunststoff und Aluminium, einem Glare, gefertigt. An der TU Braunschweig arbeiten dazu Experten des Faserbund­leichtbaus, der Integration von Sensoren, der Mikrotechnik und der Mathematik inverser Probleme. 

Ziel der neuen Forschungs­gruppe FOR3022 – „Ultraschall­überwachung von Faser-Metall-Laminaten mit inte-grierten Sensoren” – ist es, ein tiefes Verständnis für ein inte­griertes Structural Health Monitoring (SHM) in Faser-Metall-Laminaten mittels geführter Ultraschall­wellen zu gewinnen. Dies erfordert einen ganzheit­lichen Blick auf die physikalischen Phänomene der Wellen­ausbreitung auch unter komplexen Umgebungs­bedingungen, deren Interaktion mit versteckten Schäden, die Erfassung dieser Wechselwirkungen mit mikro­technischen Sensoren am Ort des Geschehens und eine Signal­verarbeitung zur vollständigen Schadens­diagnose.

TU Braunschweig / JOL

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