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FASAN

Fasan

Inhalt des vom IMSAS bearbeiteten Teilprojekts „FASAN“ wird es sein, die neu entwickelten Sensoren zur Strukturzustandsüberwachung (SHM) von Bauteilen aus Faser-Metall-Laminaten über eine geeignete Antennenstruktur mit Energie zu versorgen, sowie die Sensordaten kontaktlos auszulesen.

Thematische Einbettung

Faserverbundwerkstoffe werden aufgrund ihrer vielfältigen Vorteile bereits in vielen Bereichen genutzt. Faser-Metall-Laminate (FML), die aus sich abwechselnden Schichten faserverstärkten Kunststoffs und Metallfolien aufgebaut sind, vereinen die Vorteile beider Materialien, während deren Nachteile verringert werden. Ein Bereich, der vor allem durch das geringe Gewicht bei gleichzeitig hoher Formstabilität profitiert ist die Luftfahrt. Vermehrt werden Flugzeugteile aus FMLs gefertigt, so sind z.B. der Rumpf und die Vorderkanten der Leitwerke des Airbus A380 aus FML.
Einschläge mit geringer Geschwindigkeit wie Vogelschlag, Hagel, Kleinstteile auf dem Rollfeld oder ähnliches können in den Materialschichten verborgene Schädigungen hervorrufen, die bei weiterer mechanischer Belastung zu einer Ablösung der Faser-Metall-Schichten und damit zu Materialschäden führen. Da diese Schädigungen nicht mit dem bloßen Auge erkennbar sind, erhöhen aufwändige Verfahren zur Zustandskontrolle der FML Bauteile die Wartungszeit der Flugzeuge, was in höheren Betriebskosten resultiert. Um diese Zeiten zu verkürzen, bietet es sich an, drahtlose Sensornetzwerke in die FML Strukturen zu integrieren, die Schädigungen im Materialverbund erkennen können und bei der Wartung am Boden direkt eine schnelle Auskunft über den Gesundheitszustand des Flugzeugbauteils geben können.

Projektbeschreibung

Im Rahmen des DFG geförderten Forschungsvorhabens FOR3022 soll eine drahtlose Strukturzustandsüberwachung (SHM) von Bauteilen aus Faser-Metall-Laminaten mittels Lamb-Wellen implementiert werden. Hierfür arbeiten Forscher der TU Braunschweig, der Universität Bremen und der Helmut Schmidt Universität Hamburg mit einer Beteiligung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. Braunschweig zusammen.

Im Teilprojekt „FASAN“ wird die drahtlose Anbindung und Energieversorgung eines neu entwickelten Sensors zur SHM in FMLs realisiert. Dafür wird eine Antennenstruktur entworfen, über die der Sensor versorgt wird und die zur Übermittlung der gemessenen Sensorwerte dient. Der Ansatz dieser neuartigen Antennenstruktur besteht darin, die äußere Metalllage des Verbundwerkstoffes zu strukturieren und diese Struktur dann als Antenne zu nutzen. Mögliche Probleme stellen in diesem Zusammenhang die Leitfähigkeit des darunter liegenden Materials dar, sowie die Notwendigkeit der Erhaltung der Materialintegrität, trotz Strukturierung und Einbringung einer verbindenden Elektronik in das FML.

Projektpartner

Privat-Dozent Dr. rer. nat. Stefan Bosse
Universität Bremen, Fachbereich3: Mathematik und Informatik

Prof.Dr. rer. nat. Andreas Dietzel
TU Braunschweig, Institut für Mikrotechnik

Dr.-Ing.. Axel von Hehl
Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien IWT

Prof.. Dr.-Ing. Axel S. Herrmann
Faserinstitut Bremen e. V. (FIBRE)

Prof.Dr.-Ing. Christian Hühne
TU Braunschweig, Institut für Adaptronik und Funktionsintegration

Prof.. Dr.-Ing. Rolf Lammering
Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Fakultät für Maschinenbau

Prof.. Dr. rer. nat. Dirk Lorenz
TU Braunschweig, Carl-Friedrich-Gauß-Fakultät, Institut für Analysis und Algebra

Dr.-Ing. Steffen Opitz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik

Dr.-Ing. Natalie Rauter
Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Fakultät für Maschinenbau

Dr.-Ing. Daniel Schmidt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik

Prof.. Dr.-Ing. Michael Sinapius
TU Braunschweig, Institut für Adaptronik und Funktionsintegration

Dr.-Ing. habil. Wolfgang Weber
Helmut-Schmidt-Universität Hamburg, Fakultät für Maschinenbau

 

Ansprechpartner

M.Sc Sarah Wendelken
Universität Bremen
IMSAS, NW1, Raum O2090
Tel.: +49 421 218 62645
E-mail: swendelkenprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de

 

Prof.. Dr.-Ing. Walter Lang
Universität Bremen
IMSAS, NW1, Raum O2120
Tel.: +49 421 218 62602
E-mail: wlangprotect me ?!imsas.uni-bremenprotect me ?!.de

 

Das Projekt wird von der DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft seit 2020 unter der Projektnummer 418311604 über sechs Jahre gefördert. Sprecher der Forschungsgruppe ist Professor Michael Sinapius vom Institut für Adaptronik und Funktionsintegration an der TU Braunschweig.

 

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Aktualisiert von: L. Reichel