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20. 01. 2021
Verfasst von: Birgit Claßen-Georgiadis, Dietrich Müller, Matthias Robert Gossen, Benjamin Cäsar

Schadenserkennung mittels Thermografie an Flugzeugen

Mit einem Lineal werden an einem Bauteil der äußerlich erkennbare Schaden und der Bereich des Wabenkernschadens gemessen © Friedrich Wilhelm Bauer
Schäden an der Flugzeughülle müssen frühzeitig erkannt werden. Der reale Schaden im Wabenkern eines Honeycomb-Probekörpers ist größer als die visuell erfassbare Delle. Die Thermografie kann bei der Schadensfeststellung helfen.

Leichtbaustrukturen werden vielfach im Luftfahrzeugbau verwendet, sie reagieren jedoch empfindlich auf Beschädigungen. Viele dieser Beschädigungen sind visuell nicht erfassbar. Für die Flugsicherheit ist es entscheidend, derartige Schäden frühzeitig zu erkennen. Die Hochschule Hannover erforscht die Thermografie als berührungslose Prüfmethode.

Thermografie deckt Schäden an Verbundstrukturen auf

Zahlreiche Steuerflächen und Verkleidungen eines Verkehrsflugzeuges bestehen aus Honeycomb-Sandwichstrukturen. Bei diesen Bauteilen ist ein dicker Wabenkern beidseitig mit zwei dünnen Decklagen aus kohle- oder glasfaserverstärktem Kunststoff verklebt. Treffen zum Beispiel Hagelkörner mit hoher Geschwindigkeit auf die Bauteiloberfläche, können sie neben der Decklage auch den Kern großflächig schädigen. Mit Hilfe der Thermografie lässt sich die Kernschädigung detektieren. Dazu wird das Bauteil durch Aufheizen oder Abkühlen thermisch angeregt. Der Schaden behindert den Wärmefluss im Bauteil, wodurch sich eine inhomogene Temperaturverteilung auf der Bauteiloberfläche ausbildet.

Ein Probekörper mit einer Delle auf der Oberfläche. Die Abmessungen der sichtbaren Delle sind angegeben. © Projektlabor für Werkstoffe im Flugbetrieb
Die sichtbare Delle auf einem Probekörper sagt noch nichts über Schäden unterhalb der Oberfläche aus.
Thermografisches Bild, das den beschädigten Bereich auf der Bauteiloberfläche zeigt und die Abmessungen des Schadens angibt © Projektlabor für Werkstoffe im Flugbetrieb
Das Thermogramm offenbart eine größere Schädigung des Wabenkerns im Probekörper.

Durch die Erzeugung eines Unterdrucks im Bereich des Wabenkernschadens mit Hilfe einer Vakuumpumpe kann eine lokale Abkühlung des Bauteils erreicht werden. Die dadurch hervorgerufene inhomogene Temperaturverteilung auf der Bauteiloberfläche wird mit einer Thermografiekamera visualisiert. Damit kann der beschädigte Bereich identifiziert und bei Bedarf ausgetauscht werden. Die Hochschule Hannover sucht Industriepartner, um das Laborkonzept auf Praxistauglichkeit zu untersuchen.

Vorderansicht eines Flugzeuges, das sich in einem Hangar befindet. Davor steht eine Thermografiekamera. © Friedrich Wilhelm Bauer
Die Flugzeugnase einer Boeing 737 besteht aus Faserverbundwerkstoffen, sogenannten Honeycomb-Sandwichstrukturen. Die Thermografie kann bei einer Schadensfeststellung helfen.
Dipl.-Inform.wirt (FH) Friedrich Wilhelm Bauer
Adresse
Fakultät II Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik
Projektlabor für Werkstoffe im Flugbetrieb in der Werkstofftechnik
Hochschule Hannover
Dipl.-Inform.wirt (FH) Friedrich Wilhelm Bauer
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Fakultät II Maschinenbau und Bioverfahrenstechnik
Projektlabor für Werkstoffe im Flugbetrieb in der Werkstofftechnik
Hochschule Hannover
Hochschule Hannover, Wissens- und Technologietransfer
Adresse
Expo Plaza 3
30539 Hannover
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