FiVe-Net – Sensoblade / Funktionalisierte Verbundwerkstoffe sowie Materialsimulation für ein neuartiges Rotorblatt

Im Projekt „Sensorblade/ funktionalisierte Verbundwerkstoffe sowie Materialsimulation für ein neuartiges Rotorblatt“ wurde der Anspruch gestellt, mit Hilfe von Funktionsfasern, die am TITK entwickelt und gefertigt werden, einen neuartigen Werkstoff für ein Rotorblatt herzustellen, um Materialparameter während des Betriebs messen zu können. Damit sollen Rückschlüsse auf den derzeitigen Zustand des Materials getroffen werden und eine Schlussfolgerung auf die Restlebensdauer möglich sein. Durch simulative Methoden sollen die Ergebnisse verallgemeinert und auch für andere mögliche Produkte einsetzbar werden. Außerdem soll damit eine Vorhersage des aktuellen Verschleißzustands möglich sein und diese Information dem Anwender zur Verfügung gestellt werden. Desweiteren sollte in das Rotorblatt neben der Sensorik eine Blitzstromableitung integriert werden sowie die Wechselwirkungen zwischen Blitzeinschlägen und den Sensoren interpretiert werden.

Ergebnisse

Im Ergebnis entstand ein Rotorblatt, das mit den Sensoren zur Ermittlung der Umwelt- und Materialparameter sowie einem Blitzstromleiter ausgestattet wurde. Zudem wurden durch umfangreiche Untersuchungen grundlegende Zusammenhänge zwischen äußerer Anregung des Systems und inneren Parametern (Körperschall, Temperatur, Feuchtigkeit, Blitzeinschlag) hergestellt. Durch die Herstellung von Grenzmustern mit unterschiedlichen, definierten Fehlerbildern (an der Praxis angelehnt) wurde zudem die Veränderung des Körperschallspektrums aufgrund von Material- oder Prozessfehlern gemessen.

Die Projektpartner arbeiten auch über das Projekt hinaus an dem gemeinsamen Ziel, potentielle Kunden für die Innovationen zu begeistern. Nach einigen Vorträgen auf Fachtagungen laufen Gespräche mit Rotorblattherstellern.

Anwendung

Die Funktionsfasern und der Algorithmus zur Fehlererkennung im Material sind bereits im Maschinenbau in der Anwendung (Erkennung von Werkzeugverschleiß, z. B. Fa. Sandvik, Schmalkalden). Sowohl die Technologie zur Integration der Fasern in den Werkstoff als auch die Signalauswertung wurden im Rahmen des ZIM-Projekts entwickelt. Weitere Gespräche laufen mit Anbietern für Rotorblatt-Monitoring-Systeme. Auch im Smart Home-Bereich sind bereits mit Projektpartnern konkrete Anwendungen in der Planung (Nutzung der Piezofasern zur Sturzerkennung).

Ein weiteres, aussichtsreiches Forschungsgebiet bildet die Herstellung von Verbundwerkstoffen im Allgemeinen. Hier sind mehrere kleinere Projekte mit Fa. Bosch und Fa. Daimler durchgeführt worden, um (a) den Werkstoffverschleiß und (b) den Herstellvorgang zu überwachen. Zurzeit wird über die Fortsetzung der Aktivitäten im Rahmen von ARENA2036 diskutiert.