Energieautarke, Strukturintegrierte Sensoren. Konzept und Umsetzung (Masterarbeit)

Kurzfassung

In der heutigen Zeit mit immer kürzer werdenden Entwicklungs- und Testzeiten für Strukturelemente ist eine dauerhafte Überwachung dieser im Betrieb unabdingbar. Viele neu entwickelte Strukturelemente müssen oft mit einer sehr kurzen Testphase, bedingt durch Zeit und Kostendruck, in die Endprodukte verbaut werden. Da es sich dabei häufig um Kohlenstoff Faserverstärkten Kunststoff handelt, der anisotrope Materialeigenschaften besitzt, können Erkenntnisse aus metallischen Strukturen nicht vollständig übernommen werden. Um neuere Varianten hinsichtlich Kosten und Gewicht optimieren zu können fehlen häufig Messdaten der alltäglichen Belastungen der vorherigen Varianten. Dadurch ist die Optimierung durch Simulationen begrenzt möglich. Heutzutage werden die benötigten Messergebisse aus beschädigten bzw. ausgedienten Strukturelementen rekonstruiert. Allerdings können dabei nur Erkenntnisse aus einem Versagen bzw. Teil-Versagen gewonnen werden. Die erfahrenen Lasten während des gesamten Lebenszykluses des Strukturelementes lassen sich so nur schwer ermitteln. Abhilfe würde die dauerhafte Überwachung der Stuktur bringen, welche das Ziel dieser Arbeit ist. Dafür wird im Rahmen dieser Arbeit ein Sensormodul konzipiert und gebaut, welches energieautark funktioniert und die Eigenschaften des zu überwachenden Strukturelementes nicht verändert. Die benötigte Energie wird der Umwelt über passende Energieerzeuger entzogen. Anschließend wird auf die Anpassung des Sensormoduls für unterschiedliche Einsatzszenarien mit veränderten Umweltbedingungen eingegangen.