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Materialermüdung vorbeugen Sensorfäden überwachen stark beanspruchte Bauteile

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Stark beanspruchte Bauteile müssen permanent auf Materialermüdung und Verschleiß überprüft werden. Forscher haben dazu Sensoren entwickelt, die in Form von Fäden in den Werkstoff eingearbeitet werden.

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Mit den Sensorfäden lassen sich beispielsweise Rotorblätter überwachen und somit Materialermüdung und Verschleiß frühzeitig erkennen.
Mit den Sensorfäden lassen sich beispielsweise Rotorblätter überwachen und somit Materialermüdung und Verschleiß frühzeitig erkennen.
(Bild: Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen)

Rotorblätter müssen aus Sicherheitsgründen ständig mit Sensoren überwacht werden, damit Materialermüdung oder Verschleiß vorgebeugt werden kann. Gerade das Beispiel einer Windkraftanlage zeigt, dass solche Prüfverfahren nicht nur mühsam, sondern auch kostenintensiv sind.

Abhilfe versprechen sich Wissenschaftler vom Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstoffstechnik der TU Dresden im Rahmen des Projekts der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF). Sie haben eine Möglichkeit entwickelt, Bauteile kontinuierlich zu überwachen und damit aufwendige Prüfverfahren überflüssig zu machen.

Sensoren direkt im Werkstoff

Dazu haben die Wissenschaftler Sensoren entwickelt, die in Form von Fäden in den Werkstoff eingearbeitet und anschließend zu sensorischen Netzwerken verschaltet werden. Damit lassen sich hochbeanspruchte Bauteile im Automobil-, Maschinen- und Anlagenbau überwachen.

„Die Sensoren erlauben die präzise Lokalisierung aller strukturkritischen Veränderungen.“, erklärt Prof. Chokri Cherif von der TU Dresden. „So erkennen wir frühzeitig potentielle Schadstellen und können aufwendige Folgereparaturkosten vermeiden.“ Mit den textilbasierten Sensoren wird mittelfristig eine Überdimensionierung der Bauteile aus Sicherheitsgründen unnötig. Das spart neben Ressourcen auch Energie und senkt die CO2-Emissionen bei der Produktion der Rotorblätter.

Textilbasierte Sensoren

Die Ergebnisse des IGF-Projekts sind auf dem Weg in die industrielle Praxis. Die CARBON ROTEC sieht als Hersteller von Rotorblättern für Windenergieanlagen großes Potential in der neuen Technik zum sensorischen Überwachen der Rotorblätter und möchte sie nutzen, um damit neue Absatzmärkte zu erschließen. „Das Projekt ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie die IGF branchenübergreifend zu neuen Ergebnissen führt.“, erklärt Dr. Klaus Jansen, Geschäftsführer der Forschungsvereinigung FKT.

Die Preisträger des Otto von Guericke-Preises 2015: Dipl.-Ing. Tristan Ruder, Dipl.-Ing. Eric Häntzsche und Prof. Dr.-Ing. Chokri Cherif (in der Mitte, 3. bis 5. von links)
Die Preisträger des Otto von Guericke-Preises 2015: Dipl.-Ing. Tristan Ruder, Dipl.-Ing. Eric Häntzsche und Prof. Dr.-Ing. Chokri Cherif (in der Mitte, 3. bis 5. von links)
(Bild. AiF)

Für ihre Verdienste wurden die Wissenschaftler von der AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen im Rahmen der AiF-Veranstaltung „FORSCHER Mittelstand“ am 4. November in Berlin mit dem Otto von Guericke-Preis 2015 ausgezeichnet. Der Preis wird einmal im Jahr für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der IGF vergeben und ist mit 10.000 Euro dotiert.

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