Ausgangspunkt / Motivation

In der modernen Flugzeugproduktion kommen aufgrund der Verringerung der CO2-Emissionen für immer mehr Teile karbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz. Durch den speziellen Aufbau dieser Materialien, in dem Karbonfaserlagen in eine Kunststoffmatrix eingelegt sind, können allerdings Schäden und Risse, z.B. durch Aufprall oder Blitzeinschlag, nicht immer durch visuelle Inspektion erkannt werden. Dies erfordert neue Detektionsmethoden, die gleichzeitig das Problem der mitunter schweren Zugänglichkeit der zu prüfenden Flugzeugteile berücksichtigen.

Ziele

• Entwicklung eines drohnenbasierten Systems für zerstörungsfreie Prüfungen von CFK-Strukturteilen von Flugzeugen
• Integration von laser- und ultraschallbasierten Messverfahren

Inhalt

Im Projekt wird ein innovatives System zur zerstörungsfreien Prüfung von CFK-Strukturteilen von Flugzeugen entwickelt, das Drohnen als Trägerplattform für hochpräzise Prüftechnologien nutzt. Für die Prüfung selbst wird Laser-Ultraschall (LUS) eingesetzt, da sowohl hohe Eindringtiefe als auch Auflösung bei gleichzeitig großflächigem Einsatz wichtig sind.

Diese Technologie soll erstmals mit einer Drohne kombiniert werden, wodurch ein innovatives Testsystem mit neuen Fähigkeiten und maximaler Flexibilität entsteht. Dieses System besteht aus einer Bodenstation, die über ein Kabel mit einem LUS-Messkopf verbunden ist, der an eine Drohne gekoppelt ist.

Auch die Energieversorgung der Drohne und die Kommunikation erfolgt per Kabel wodurch eine kontinuierliche Energieversorgung und eine störungsfreie Kommunikation gewährleistet werden kann.

Methodik

Zahlreiche technische Methoden spezifisch für das Projekt werden entwickelt. So bedarf das Laser-Ultraschallsystem eines besonders leichten Messkopfes mit Lichtwellenleiternbindung, Autofokus und Gimbal-Scanner. Die stabilisierende Regelung der Drohne muss ein Taumeln, z.B. bei Luftbewegungen, möglichst vermeiden.

Zusätzlich ist eine Registrierungsmethode der tatsächlich von den Laserstrahlen getroffenen Messpositionen notwendig. Zur Entwicklung dieses LUS-Systems im Labor wird ein Drohnensimulator entwickelt, der realistischen Bewegungen einer Drohne nachstellt.

Ergebnisse

Als Ergebnis liegt ein einsatzfähiges Demonstratorsystem vor, das zerstörungsfreie Prüfungen aus der Luft ermöglicht. Hierzu wurde ein umfassendes Betriebshandbuch erstellt, das zentrale Betriebsbedingungen, Infrastrukturanforderungen und sicherheitsrelevante Aspekte – etwa Lasersicherheit, den sicheren Betrieb in sensiblen Umgebungen sowie äußere Einflüsse – detailliert dokumentiert.

Durch diese fundierte Auseinandersetzung mit den regulatorischen und betrieblichen Rahmenbedingungen wurde sichergestellt, dass das entwickelte System später auch praxistauglich und bewilligungsfähig ist. Darüber hinaus entstehen neue Ansätze für die Kombination von Drohnen und Prüftechnologien, die langfristig zu effizienteren Inspektionsprozessen beitragen.

Projektkoordination

Research Center for Non Destructive Testing GmbH

Projektpartner:innen

• FH JOANNEUM Gesellschaft mbH
• Flughafen Wien Aktiengesellschaft
• AIRlabs Austria GmbH
• FACC Operations GmbH

Research Center for
Non Destructive Testing GmbH
Science Park 2 / 2.OG
Altenberger Straße 69
A-4040 Linz
Tel.: +43 732 2468-4600
E-Mail: office@recendt.at
Web: www.recendt.at