Signifikante Gewichtsersparnis: Optische Sensoren bei Leichtbauwerkstoffen

Moderne Leichtbauwerkstoffe kommen in immer mehr Branchen zum Einsatz. Für neue Materialien werden allerdings auch neue Sensorkonzepte benötigt. Faseroptische Bragg-Sensoren und Interrogatoren spielen hier ihre ganze Stärke aus - und reduzieren die Komplexität des gesamten Messsystems.

Immer mehr Branchen setzen moderne Leichtbauwerkstoffe ein: Sei es in der Luft- und Raumfahrt, im Verkehrs- und Bauwesen, Maschinenbau und in der Energiewirtschaft. Die Faserverbundtechnologie bringt enorme Gewichtseinsparungen.

Vor dem Hintergrund steigender Sicherheits- und Gewährleistungsstandards gibt es zunehmend Bestrebungen, Sensorik in Faserverbundwerkstoffen zu integrieren - und zwar zum Bewerten auftretender mechanischer Belastungen, aber auch zur Schadenserkennung.

Da die Anzahl der zu überwachenden Messpunkte etwa bei einem Flugzeug sehr hoch ist, müssen Sensorkonzepte die Informationsübertragung und das Datenhandling möglichst zweckmäßig gestalten. Dank ihrer geringen Abmessungen, Materialkonformität und Immunität gegenüber elektromagnetischen Einflüssen kommt der faseroptischen Messtechnik hier eine besondere Bedeutung zu.

Besonders die Möglichkeit der gleichzeitigen Datenübertragung aller angeschlossenen Messstellen durch ein und denselben dünnen Wellenleiter reduziert die Komplexität des gesamten Messsystems, was erhöhte Stabilität und Verfügbarkeit bedeutet.

Fraunhofer-Institut LBF setzt optische Sensoren bei einer Tragfläche aus Verbundwerkstoff ein

Die Abbildungen zeigen die Tragflächenhälfte eines ultraleichten Flugzeugs (VLA - Very Light Aircraft), dessen Prototyp im Rahmen einer Machbarkeitsuntersuchung vom Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt.

Die Überwachung zielt auf mechanische Beanspruchungen der Struktur, perspektivisch ist aber auch das automatische Erfassen von Gewicht und Schwerpunkt wichtig.

Erstes faseroptisches Monitoring-System für Verbundwerkstoffe im Flugzeugbau

Faseroptische Bragg-Sensoren und Interrogatoren kommen auch im neuen Business Jet Comp Air CA-12 zum Einsatz. Die US-Firma Comp Air bauftragte Chandler Monitoring Systems Inc. (DMS) mit der Systementwicklung unter Nutzung von Interrogatoren, Dehnungs- und Temperatursensoren des HBM-Technologiepartners Micron Optics Inc. und optischen Aufnehmern der Firma Cleveland Electric Laboratories für die Brandschutzzone des Motorraums.

Dieses 10-Personen Turboprop-Flugzeug ist weltweit erstmals vollständig in Verbundwerkstoff ausgeführt. Ein Prototyp mit installierten Dehnungs- und Temperatursensoren wurde bereits 2007 erprobt, die notwendige FAA-Zertifizierung für das Flugzeug soll schon 30 Monate später erteilt werden.

Die Comp Air Aviation wird hier ihrer Schrittmacherrolle beim Flugzeugbau gerecht, da hier erstmals ein faseroptisches Monitoringsystem eingesetzt wird.

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