Komponenten aus Faserverbundwerkstoffen werden häufig überdimensioniert ausgelegt, weil mit der üblichen Sichtprüfung nur relative große Schäden ermittelt werden können. Systeme zur Strukturüberwachung (Structural Health Monitoring – SHM) können dazu beitragen, Bauteile schadenstoleranter und damit effizienter und noch leichter auszulegen.
Dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist es gelungen, die Außenhaut eines Seitenleitwerks dank des Einsatzes eines SHM-Systems neu zu dimensionieren.
Für die entsprechende Analyse gingen die Forscher von einem SHM-System basierend auf geführten Ultraschallwellen aus, das mittels piezoelektrischen Sensoren Defekte größer als 300mm² (Sichtprüfung: 600mm²) zuverlässig detektieren kann. Auf Basis dieser Randbedingungen dimensionierten sie die Außenhaut eines Seitenleitwerks neu. Obwohl das SHM-System zusätzlich Gewicht in das Bauteil einträgt, lassen sich durch die Neuauslegung rund 5 % des Gesamtgewichts einsparen.
Da die Struktur von Beginn an bereits eine geringe Ausgangsdicke aufweist ist dieser Wert durchaus beachtlich. Der Versuch macht zudem deutlich, dass die Auslegung dickerer Komponenten weniger von Stabilitätskriterien als von den Kriterien zur Schadenstoleranz bestimmt wird. Die Kombination von SHM-Systemen mit einer automatischen Schadensbewertung kann zusätzlich Wartungs- und Instandhaltungsprozesse unterstützen helfen. Ob sie auch Standzeiten beeinflusst, muss noch untersucht werden.
Quelle und weitere Infos: DLR, Demeter-Projekt
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