Smart Wing

© Fraunhofer IFAM

Trend:

Steigender Bedarf an Carbonfaser- und Glasfaser-verstärkten Kunststoffen, Bauteilüberwachung (structural health monitoring) der Selbigen

Herausforderung:

Integration von Smart Systems in Verbundwerkstoffe für den Leichtbau

Ziel:

Differenzierung und Effizienzsteigerung der Produktion mittels Einsatz von Druck- und Laserfahren zur Reduktion der benötigten Sicherheitszuschläge am Beispiel gedruckter Stress- und Temperatur-Sensoren sowie Signalleitungen eines Flügels  

Ergebnisse Smart Wing#

Anhand eines Flügelelements eines Verkehrsflugzeuges wird die Integration von Temperatur-, kapazitiven und Impact-Sensoren sowie UHF-Antennen und LEDs in faserverstärkte Kunststoffe gezeigt.

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Gedruckte Leiterbahnen integriert in faserverstärkte Polymere

 

Anwendung digital gedruckter Leiterbahnen auf Textilgewebe und Integration in faserverstärkten Polymeren durch Vakuum-Infusionsverfahren

  • Eigenschaften der gedruckten Leiterbahnen: reproduzierbarerer Widerstand ±2%, keine Veränderung des Widerstandes während Verbiegung
  • Keine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften der Bauteile mit integrierten gedruckten Leiterbahnen

 

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Gedruckter Deformationssensor integriert in faserverstärkten Polymeren

 

Entwicklung eines gedruckten, passiven Deformationssensors/Antenne zur Stoßerkennung

  • Der Deformationssensor/Antenne ist in ein glasfaserverstärktes Polymer integriert und kann drahtlos ausgelesen werden

 

 

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Entwicklung gedruckter Heizelemente integriert in faserverstärkten Polymeren

 

Entwicklung gedruckter Heizelemente integriert in faserverstärkten Polymeren

  • Die Heizelemente können eine 2 mm dicke, -15 °C kalte Eisschicht in 6 Minuten schmelzen
  • Heizleistung von 2,3 W (9 V, 250 mA ~ 0,1 W/cm²)

 


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Integration von Festkörper-LEDs, elektrisch kontaktiert durch gedruckte Leiterbahnen

 

Technologieentwicklung zur Integration von Standard LEDs in faserverstärktem Kunststoffmaterial

  • Kein Hitzestau nach 8 Std. Laufzeit bei 0,03 W (60 % maximale LED Leistung, 3 V, 10 mA)
  • Keine Beschädigung der LEDs während der Bauteilverarbeitung

 


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Integration von Piezo Sensoren in faserverstärkten Polymeren

 

Technologieentwicklung zur Integration und Polarisation von Piezosensoren (PZT) in faserverstärkten Polymeren

  • Der Aufprall kann über eine Entfernung von 30 cm von den PZT Sensoren erkannt werden (bei 0,5 Ns)
  • Die Laufzeitunterschiede der Kompressionsdruckwellen ermöglichen die Lokalisierung des Aufschlags