Abstract:
Zerstörungsfreie Prüfung adaptiver Werkstoffstrukturen
J. Pohl, G. Mook, A. Hilbig, Magdeburg
Adaptive Struktursysteme, die auch als intelligente Struktursysteme (smart structures) bezeichnet werden, sind mit
sensorischen und aktorischen Fähigkeiten ausgestattet, die es ihnen gestatten, auf äufsere Beeinflussungen adaptiv zu
reagieren. Beispiel für einen derartiges System sind Strukturen aus kohlenstoffaserverstarktem Kunststoff mit integrierten
Piezoelektrika als Sensoren und Aktoren für mechanische Deformationen. Dadurch werden geregelte Formveränderungen
ermöglicht, die dem Einsatz solcher Systeme neuartige Einsatzmöglichkeiten, z.B. in Lufl- und Raumfahrt,
Kommunikationstechnik oder Anlagenbau eröffnen.
Voraussetzung für die uneingeschränkte Funktionsfahigkeit ist einerseits die Überwachung der Herstellung und andererseits die
Diagnose einsatzbedingter Eigenschaflsveränderungen und Schädigungen. Hierfür sind z.B. innere Strukturen abzubilden,
Einbindung und Zustand
der Aktoren zu bestimmten oder Inhomogentitäten der Matrix
nachzuweisen.
Aufgrund der Komplexität der Aufgaben ist der Einsatz von unterschiedlichen Verfahren der zerstörungsfreien
Werkstoffprüfung erforderlich.
Aus den verschiedenen Wechselwirkungen mit den Werkstoffstrukturen resultieren ergänzende Aussagen zu den genannten
Aufgabenstellungen.
Anhand von Ergebnissen der Untersuchung mit Ultraschall-, Durchstrahlungs- und Wirbelstromverfahren werden Beispiele der
Charakterisierung adaptiver Strukturen aufgezeigt, wobei die Ultraschallprüfung den Schwerpunkt der Darstellung bildet.
Beispielhafl zeigt die nebenstehende Abbildung das Ultraschall-C-Bild einer CFK-Struktur mit geschädigtem
piezoelektrischen Aktor.
Insgesamt gestatten die Ergebnisse der
verschiedenen zerstörungsfreien Prüfverfahren, die Herstellungstechnologie zu überwachen und zu qualifzieren sowie
betriebsbedingte Schädigungen unterschiedlicher Art nachzuweisen.