Teplo pomáhá zkoumat kompozity

Nejnovější generace dopravních letadel je z velké části stavěna z moderních, vysoce výkonných kompozitních materiálů. Zejména kompozity z uhlíkových vláken (CFC) jsou mnohem robustnější a tužší než hliník a také podstatně lehčí, což nabízí slibné šance na výrazné snížení spotřeby paliva a emisí CO2. Ovšem přísné bezpečnostní standardy, které se vztahují k letectví, vyžadují také přesné metody kontroly stavu materiálů v průběhu letového provozu. A zde hrají klíčovou roli nedestruktivní zkoušky, které umožňují intenzivně testovat kvalitu dílu nebo konstrukční struktury letadla bez rizika způsobení jakéhokoli poškození samotného materiálu.
Divize Lufthansa Technik ve spolupráci s firmou AT - automatizační technika, Ústavem plastů a kompozitních materiálů, Ústavem telekomunikační techniky a Ústavem pro modelování a výpočty Hamburské technické univerzity (TUHH), se zapojily do projektu „Optimalizace NDT metod pro kompozitní materiály". Jeho cílem je pochopit výkonnostní hranice moderních nedestruktivních zkušebních metod založených na aktivní termografii, kterou používají výrobci letadel a organizace zajišťující jejich údržbu. To by pak mělo být možné výrazně zlepšit spolehlivost zjištění vady a účinnost zkušebních postupů v provozu.
Jedním z nejdůležitějších povrchově orientovaných technologií NDT je infračervená termografie (IRT), teplotně zobrazovací metoda, která s využitím infračervené kamery s vysokým rozlišením činí skryté vady viditelné, což umožňuje, aby byly detekovány. A právě na ni se výzkumníci zaměřili v rámci zmíněného projektu, jako na jednu z nejslibnějších metod použitelných v případě testování kompozitních materiálů.
Aktivní termografie využívající tepelného toku je založena na tom, že povrch předmětů, které mají být měřeny, se zahřívá krátkým tepelným pulsem ze zdroje tepla (tím může být např. halogenová žárovka). Teplo se pak pohybuje od povrchu do vnitřku materiálu a pokud se pod povrchem skrývají nějaké závady nebo vady v oblastech s nižší tepelnou vodivostí, teplu je zabráněno v šíření. V důsledku toho zůstane povrch nad těmito poškozenými místy teplý déle, což umožňuje infračervené kameře, aby se na tyto teplotní rozdíly zaměřila a zviditelnila je. U kompozitních dílů, jako jsou žebra či podélníky, může být detekována i nenápadná poškození nebo vady, jako je např. delaminace.
Aktivní termografie nabízí mnoho výhod. Pomocí této technologie je např. možné zkoumat relativně velké plochy (až do 5 m2) při jednom průchodu, je škálovatelná prakticky pro jakékoli velikosti a může být aplikována buď v příslušné dílně, nebo za použití mobilních jednotek přímo na trup letadla.
Právě výzkumný projekt „Optimalizace NDT metod pro kompozitní materiály", podporovaný Spolkovým ministerstvem školství a výzkumu, který probíhal od listopadu roku 2009 do října 2013 již přinesl své první důležité výsledky. Umožnil získat rozsáhlé poznatky a zkušenosti s novou metodikou a získat lepší pochopení vlastností materiálu. Současně s tím byl vyvinut i speciální software pro automatickou detekci defektů. Ačkoli metoda je zatím stále omezena na materiály menší tloušťky (nepřesahující 4 mm), je již možné s její pomocí systematicky zkoumat asi 80 % trupu Boeingu 787. Spolehlivé technologie, jako je tato, a standardizované detekční metody zjišťování vad, které jsou jak osvědčené v praxi, tak úředně ověřené a certifikované, se tak stávají základem pro provoz nejnovějších typů letadel, převážně postavených z CFC, v souladu s požadavky leteckých předpisů.
 

Publikováno: 5. 10. 2015 | Počet zobrazení: 2101 491