FOR 3022:  Ultraschallüberwachung von Faser-Metall-Laminaten mit integrierten Sensoren

• Fachliche Zuordnung: Informatik, System- und Elektrotechnik ; Bauwesen und Architektur ; Maschinenbau und Produktionstechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418311604

Ziel der zweiten Phase der Forschungsgruppe FOR3022 ist eine integrierte, teilautonome Strukturüberwachung (SHM) in Faser-Metall-Laminaten (FML) unter Verwendung von geführten Ultraschallwellen (GUW) unter Einbeziehung von Methoden maschinellen Lernens. Hierfür ist eine integrale Berücksichtigung der physikalischen Phänomene der Wellenausbreitung bei Vorhandensein von komplexen Umweltbedingungen, deren Wechselwirkung mit (nicht sichtbaren) Schäden, der Signalerfassung durch Mikrosensoren und der Signalverarbeitung zur umfassenden Schadensdiagnose erforderlich. Es ist zu erwarten, dass die zu erhaltenden Forschungsergebnisse zur Beschreibung der Wellenausbreitung in allen geschichteten Materialien mit großen Impedanzsprüngen von enormer Bedeutung ist. Die Untersuchung von Ausbreitungsphänomenen geführter Ultraschallwellen in FML ist Gegenstand aktueller Forschung. Neuartige Simulationsmethoden zur Beschreibung der Wellenausbreitung in FML sind in den vergangenen Jahren entwickelt worden. Jedoch finden Forschungsansätze zur Entwicklung eines SHM-Systems für FML außerhalb der FOR3022 kaum statt. Ein numerisches Modell zur Beschreibung des Strukturverhaltens von FML mit einer integrierten viskoelastischen Schicht auf ein Impaktereignis wurde unlängst in 2021 vorgestellt. Im Gegensatz hierzu finden umfangreiche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet des SHM für faserbewehrte Kunststoffe, teils mit integrierten Systemen statt. Zwar gibt es Anknüpfungspunkte zur FOR3022, jedoch wird der anisotrope inhomogene Materialaufbau wie bei FML nicht betrachtet. Dieser jedoch ist die zentrale Forschungsfrage der FOR3022. Ein Schwerpunkt der zweiten Förderphase ist darüber hinaus die Integration von Phased-Array-Transducers, welche eine örtlich gerichtete und damit gezieltere Anregung mit GUW ermöglichen. Ebenfalls neu aufgenommen ist die Berücksichtigung herstellungsbedingter Stöße, der sogenannten splices, die eine weitere Inhomogenität, nur jetzt in der Ebene, darstellen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Niederlande

Projekte

• Auswirkung mehrerer Zustandsmerkmale auf Schäden und Wellenausbreitung sowie Kompensationsmethoden zur Schadenserkennung (Antragsteller von Hehl, Axel ;  Herrmann, Axel )
• Automatisierte datengetriebene Schadenserkennung (Antragstellerinnen / Antragsteller Bosse, Stefan ;  Gräßle, Carmen ;  Lorenz, Dirk A. )
• Einfluss von Inhomogenitäten in Folge der Großserienfertigung und Schäden auf die Wellenausbreitung (Antragstellerinnen / Antragsteller Hühne, Christian ;  Rauter, Natalie ;  Weber, Wolfgang )
• Gerichtete Abstrahlung und Erfassungssysteme geführter Ultraschallwellen in Faser-Metall-Laminaten (Antragsteller Dietzel, Andreas ;  Lüssem, Björn ;  Sinapius, Michael )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Sinapius, Michael )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Weber, Wolfgang )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Weber