SHM-Technologie kann der Luftfahrt beim Kostensparen helfen

SHM-Technologie kann der Luftfahrt beim Kostensparen helfen

Der Luftfahrtbranche hat in den vergangenen beiden Jahren pandemiebedingt Milliardenverluste eingefahren und ist zu erheblichen Einsparungen gezwungen. Dabei können auch technische Maßnahmen helfen. Der Autor Joseph Flaig vom britischen Professional Engineering Magazine betrachtet in einem Beitrag die erheblichen Einsparpotenziale, die das Structural Health Monitoring (SHM) birgt.

Bei SHM werden Sensoren, Aktuatoren und intelligente Materialien einsetzt, um kleinere Schäden an Flugzeugstrukturen zu erkennen, bevor sie größer und gefährlicher werden. Die weit verbreitete Einführung von SHM könnte sowohl die Sicherheit deutlich verbessern als auch die Wartungs- und Reparaturkosten reduzieren, die schätzungsweise ein Viertel der Betriebskosten einer Flugzeugflotte ausmachen, zitiert Flaig aus dem Buch „Structural Health Monitoring (SHM) in Aerospace Structures“ des Forschers Fuh-Gwo Yuo von der North Caroline State University. Die kostbare Zeit in der Luft könne so zudem maximiert werden.

Zu den kommerziellen SHM-Geräten gehört beispielsweise der Smart Layer von Acellent Technologies. Das Gerät ist ein extrem dünner dielektrischer Film mit einer Reihe vernetzter piezoelektrischer Sensoren, die bei Verformung eine Spannung erzeugen. Es enthält Dehnungsmessstreifen, Thermometer und faseroptische Sensoren, um lokale Schäden und Delaminationen – Brüche in Schichten – sowie Stöße zu erkennen.

Eine weitere Option ist CVM von Structural Monitoring Systems, das eine Echtzeitüberwachung der Rissentstehung und -ausbreitung ermöglicht. Der Sensor misst den Differenzdruck zwischen feinen „Galerien“, in denen ein geringes Vakuum herrscht, und Galerien mit atmosphärischem Druck. Wenn kein Riss vorhanden ist, bleibt das Vakuum auf einem stabilen Niveau. Entsteht jedoch ein Riss, strömt Luft aus der Atmosphäre in die Vakuumgalerien und wird von einem Messwertgeber gemessen.

Die Geräte können entweder als selbstklebende Polymersensoren ausgeführt sein oder Teil eines Bauteils sein. Eingebettete Sensoren sind in den letzten Jahren Gegenstand der Forschung für ihren Einsatz bei der Diagnose von komplexen Fehlern in Verbundwerkstoffen.

Das US Army Research Laboratory beispielsweise untersucht die eingebettete Dehnungsmessung und Schadensüberwachung in Polymeren mit 3D-gedruckten Kohlenstoff-Nanoröhren.

„Die leitfähige Natur dieser Materialien könnte zu einem noch nie dagewesenen Maß an Multifunktionalität führen, mit Potenzial für SHM in Echtzeit durch eingebettete Dehnungsmessung und Schadensüberwachung, die zu einer sicheren und genauen Bewertung der verbleibenden Lebensdauer in Fahrzeugkomponenten führen wird.“
Dr. Yelena Sliozberg, US Army Research Laboratory

Bild oben: Das Structural Health Monitoring kann der Luftfahrt hohe Kosten sparen. (Quelle: Pixabay | April_Kim)


Quelle und weitere Infos: Professional Engineering Magazine

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