DE102009027807A1

DE102009027807A1 - Detektionsverfahren und Detektionsvorrichtung zum Detektieren von Kernschäden und Ablösungen in Sandwichstrukturen

Info

Publication number: DE102009027807A1
Application number: DE200910027807
Authority: DE
Inventors: Martin Bach; Pierre Zahlen; Axel Herrmann
Original assignee: Airbus Operations GmbH; EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines fehlerhaften Sandwichbauteils, insbesondere im Flugzeugbau, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausbilden wenigstens einer Messkammer in einer Kerneinrichtung eines Sandwichbauteils, wobei die wenigstens eine Messkammer ein nach außen hin offen ausgebildetes Ende aufweist; Beaufschlagen der wenigstens einen Messkammer mit einem vorbestimmten Druck und Erfassen und Auswerten des sich in der wenigstens einen Messkammer einstellenden Drucks.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Detektionsverfahren und eine Detektionsvorrichtung zum Detektieren oder Erfassen von Kernschäden, insbesondere Schaumkernschäden, und Ablösungen in Sandwichstrukturen, insbesondere bei Sandwichstrukturen im Flugzeugbau.
Aus dem Stand der Technik, wie er beispielsweise in der DE 2 302 989 beschrieben ist, ist eine Sandwichstruktur bekannt. Die Sandwichstruktur besteht dabei aus einer Außenschicht und einer Innenschicht und einem dazwischen angeordneten Kern. Die Außen- und Innenschicht kann dabei aus Metall oder Glas- oder Kohlefaserverbundwerkstoffen bestehen. Des Weiteren wird als Kern beispielsweise eine Wabenstruktur oder ein Kunststoffschaum aus Werkstoffen wie z. B. Polyurethan, Polyvinylchlorid oder Polyurethanacrylamid eingesetzt.
Bei einer solchen Sandwichstruktur kann es jedoch zu Brüchen in dem Schaumstoffkern kommen. Des Weiteren kann eine Ablösung oder Debonding zwischen der jeweiligen Deckschicht und dem Schaumstoffkern auftreten.
Bisher gibt es im Stand der Technik kein Verfahren zum Detektieren von solchen Brüchen im Kern bei einer Sandwichstruktur oder das Feststellen von einem Debonding bzw. einer Ablösung zwischen dem Kern und einer Deckschicht der Sandwichstruktur.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen in welchen Schäden in einer Sandwichstruktur detektierbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 beziehungsweise durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 und ein Sandwichbauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruchs 12 gelöst.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Verfahren zur Erfassung eines fehlerhaften Sandwichbauteils, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden wenigstens einer Messkammer in einer Kerneinrichtung eines Sandwichbauteils, Erzeugen eines vorbestimmten Drucks in einer Messkammer; und Bestimmen, ob der vorbestimmte Druck sich in der Messkammer einstellt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Vorrichtung zum Erfassen eines fehlerhaften Sandwichbauteils, insbesondere im Flugzeugbau. Die Vorrichtung weist dabei eine Pumpeinrichtung zum Erzeugen eines vorbestimmten Drucks in wenigstens einer Messkammer einer Kerneinrichtung des Sandwichbauteils auf, und ein Messsystem zum Erfassen und Auswerten des sich in der wenigstens einen Messkammer eingestellten Drucks.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft das Sandwichbauteil, wobei das Sandwichbauteil wenigstens eine erste und eine zweite Deckschicht aufweist, zwischen welchen eine Kerneinrichtung vorgesehen ist. Dabei ist wenigstens eine Messkammer zur Bestimmung von Beschädigungen des Sandwichbauteils in der Kerneinrichtung ausgebildet.
Das gezielte Einbringen von Messkammern, z. B. Luftmesskammern, in die Sandwichstruktur und das Erzeugen eines vorbestimmten Drucks in einer Messkammer, so wie das Feststellen, ob dieser Druck sich in der Messkammer einstellt oder ob es zum Druckausgleich kommt aufgrund einer Beschädigungsstelle, ermöglicht ein sehr einfaches und zuverlässiges Feststellen von Beschädigungsstellen in Sandwichstrukturen mit z. B. einem Schaumkern oder Wabenkern. Dies war bisher im Stand der Technik nicht möglich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Von den Figuren zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer Sandwichstruktur, wobei die Sandwichstruktur mit Luftmesskammern in Form von Kanälen versehen ist, welche in zwei Ebenen parallel zu einer Deckschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet sind;
2 eine Perspektivansicht einer Sandwichstruktur, wobei die Sandwichstruktur mit Luftmesskammern in Form von Kanälen versehen ist, welche in mehreren Ebenen orthogonal zu einer Deckschicht gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet sind;
3 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Erfassen von Fehlern in einer Sandwichstruktur; und
4 eine schematische Darstellung einer Detektionsvorrichtung zum Erfassen von Schäden in einer Sandwichstruktur.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
In 1 ist eine Perspektivansicht einer Sandwichstruktur 10 exemplarisch gezeigt, wie sie beispielsweise im Bereich der Luft- und Raumfahrt einsetzbar ist, insbesondere im Flugzeugbau bzw. bei Verkehrsflugzeugen oder Transportflugzeugen.
Im Allgemeinen setzt sich eine Sandwichstruktur 10 oder ein Sandwichbauteil aus mehreren fest miteinander verbundenen Schichten 12, 14, 16 zusammen. Die Deckschichten 12, 14 bzw. Häute, wie Decklagen, Deckbleche, oder Beplankungen, können dabei beispielsweise aus Metall, faserverstärktem Kunststoff, z. B. CFK, GFK, AFK, GLARE usw., und/oder Hartpapier usw. bestehen oder dieses aufweisen. Als Kernwerkstoff werden für die Kerneinrichtung 16 beispielsweise Papier, faserverstärkte Kunststoffe, Kunststoffschäume, Metallschäume, Metalle, wie z. B. Aluminium, Stahl oder Titan und/oder Metalllegierungen, in Form von Platten, Profilen, Waben und/oder Schäumen verwendet, um nur einige Beispiel zu nennen.
Die Sandwichstruktur 10, wie sie in 1 gezeigt ist, weist beispielsweise eine erste Schicht bzw. hier obere Deckschicht 12 auf und eine zweite Schicht bzw. hier untere Deckschicht 14. Beide Deckschichten 12, 14 sind in dem vorliegenden Beispiel aus CFK. Zwischen diesen beiden Schichten 12, 14 bzw. Deckschichten ist eine Kerneinrichtung 16 vorgesehen, wobei die Kerneinrichtung 16 im vorliegenden Beispiel einen Schaumkern aufweist, welcher aus wenigstens einer Lage aus Schaumstoff besteht, beispielsweise einem Kunststoffschaum und/oder Metallschaum, wobei der Schaumstoff vorzugsweise geschlossenporig oder im Wesentlichen geschlossenporig ist. Grundsätzlich kann der Schaumkern auch zwei, drei und mehr Lagen aus Schaumstoff aufweisen, wobei die Lagen aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen Schaumstoff bestehen können. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
Die beiden Deckschichten 12, 14 werden dabei an der Kerneinrichtung 16 befestigt, beispielsweise mittels eines Klebemittels. Es kann aber grundsätzlich jede andere Form der Befestigung oder eines Befestigungsmittels vorgesehen werden, die bzw. das geeignet ist die beiden Deckschichten 12, 14 mit der Kerneinrichtung 16 zu verbinden. Prinzipiell kann auch an einer oder beiden Seiten der Sandwichstruktur 10 ebenfalls wahlweise eine zusätzlich sog. Deckschicht vorgesehen werden (nicht dargestellt), so dass z. B. die gesamte Kerneinrichtung von allen oder wenigstens zwei oder drei Seiten mit einer Deckschicht geschlossen ist.
In dem vorliegenden Beispiel in 1 wird die Kerneinrichtung 16 beispielsweise mit einer oder beiden Deckschichten 12, 14 verklebt. Eine oder beide Deckschichten 12, 14 können dabei aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wenigstens einem faserverstärktem Kunststoff, z. B. CFK, GFK, AFK, GLARE usw., und/oder Hartpapier, wie Nomex, usw. bestehen oder dieses aufweisen. Des Weiteren können die Deckschichten 12, 14 aus dem gleichen Material oder der gleichen Materialkombination bestehen oder aus einem unterschiedlichen Material oder einer unterschiedlichen Materialkombination. Die Erfindung ist dabei nicht auf die zuvor genannten Materialien für die Kerneinrichtung 16 und die Deckschichten 12, 14 beschränkt. Die aufgeführten Materialien sind lediglich beispielhaft. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung beinhaltet nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion bzw. Erfassung von auftretenden Fehlern oder Schäden bei einem Sandwichbauteil 10, insbesondere Brüchen oder Rissen in der Kerneinrichtung 16 der Sandwichkonstruktion 10, sowie die Erfassung eines Debondings bzw. einer Ablösung zwischen der Kerneinrichtung 16 und dem Deckmaterial 12, 14. Das Verfahren und die Vorrichtung kommen dabei beispielsweise im Rahmen des sog. ”Structural Health Monitoring” SHM im Flugzeugbetrieb zum Einsatz. Genauer gesagt kann ein Sandwichbauteil in kurzer Zeit untersucht werden auf mögliche Schäden, wie z. B. Brüche oder Debondings bzw. Ablösungen, d. h. während des Fluges eines Flugzeugs (online) oder am Boden (offline). Bei einer Untersuchung z. B. im Betrieb des Flugzeugs während eines Flugs (online) oder wenn das Flugzeug sich am Boden z. B. in einer Parkposition am Flughafen befindet (offline), ist das Flugzeug bzw. dessen zu untersuchendes Sandwichbauteil oder Sandwichbauteile mit einem Messsystem versehen, sowie wahlweise zusätzlich einer Auswerteeinrichtung zum anschließenden Auswerten der Messergebnisse. Dies hat den Vorteil, dass das Sandwichbauteil in kurzer Zeit untersucht und die Ergebnisse beispielsweise direkt im Anschluss an Bord ausgewertet werden können. Bei einer offline Untersuchung kann ein sich am Boden befindendes Flugzeug untersucht werden, wobei in diesem Fall das jeweils zu untersuchende Sandwichbauteil an ein Messsystem und eine Auswerteeinrichtung am Boden angeschlossen und untersucht wird. In diesem Fall kann die Untersuchung von Sandwichbauteilen beispielsweise im Rahmen einer Wartung oder Inspektion durchgeführt werden oder auch wenn das Flugzeug sich beispielsweise in einer Parkposition am Flughafen befindet.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung umfassen im Wesentlichen die Einbindung von ein oder mehreren Luftmesskammern 18 in eine Kerneinrichtung 16, z. B. eine Kerneinrichtung mit einer Wabenstruktur und/oder eine Kerneinrichtung mit einem Schaumkern, beispielsweise einem geschlossenporigen und/oder offenporigen Schaumkern, zur Detektierung von Fehlern oder Schäden, wie z. B. Brüchen oder Rissen 20 in der Kerneinrichtung 16, Porositäten und/oder Debonding 22 bzw. Ablösungen zwischen der jeweiligen Deckschicht 12, 14 und der Kerneinrichtung 16 oder beispielsweise miteinander verbundenen Schichten der Kerneinrichtung, wenn diese beispielsweise aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Schaumstofflagen und/oder Wabenstrukturlagen besteht.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dabei in einem ersten Schritt S1 zunächst wenigstens ein, zwei, drei und mehr Luftmesskammern 18 in die Kerneinrichtung 16, hier den Schaumkern in 1, des zu untersuchenden Sandwichbauteils 10 eingebracht. Die Luftmesskammern 18 sind dabei vorzugsweise an einem Ende geschlossen und an einem anderen Ende zur Umgebung offen, derart dass beispielsweise das Messsystem daran angeschlossen werden kann.
Diese Luftmesskammern 18 können dabei beispielsweise durch Einführen eines z. B. heizbaren Elements, wie z. B. eines elektrisch heizbaren Drahts oder einem elektrisch heizbaren Rohr bzw. Röhrchen, durch Bohren, Fräsen, Ätzen und/oder Schmelzen, beispielsweise Schmelzen mittels Lasers oder einem chemischen Mittel (einer Säure oder einem Lösungsmittel z. B. Methylethylketon (MEK) usw.), usw. in die Kerneinrichtung 16, z. B. wenigstens einen Schaumkern und/oder Wabenkern, eingebracht werden oder durch Einlegen von entsprechenden Profilen, wie z. B. Röhrchen oder Stäbe usw. (z. B. teflonbeschichtete Profile) und anschließender Entfernung derselben. Beispielsweise können bei der Herstellung eines Schaumkerns als Kerneinrichtung wenigstens ein oder eine Vielzahl von Profilen, beispielsweise Röhrchen, Stangen usw., z. B. vor oder während des Aufschäumens des Schaumkerns eingelegt werden und im Anschluss aus dem fertigen Schaumkern entfernt werden, um die jeweiligen Messkammern bzw. Luftmesskammern in dem Schaumkern auszubilden. Die Profile können in ihrer Form beliebig variiert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Des Weiteren können die Profile wahlweise zusätzlich beschichtet sein, z. B. teflonbeschichtet sein, um sie leichter aus der Kerneinrichtung wieder zu entfernen. Des Weiteren können die Profile steif oder elastisch und/oder flexibel sein, so dass sie beispielsweise auch spiralförmig oder in Wellenform in dem Schaumkern anordenbar sind und anschließend leicht entfernt werden können, da sie flexibel und/oder elastisch sind.
Die Erfindung ist dabei auf die vorgenannten Beispiele zum Einbringen von Luftmesskammern 18 in die Kerneinrichtung 16 nicht beschränkt. Grundsätzlich kann jedes andere Verfahren oder Mittel eingesetzt werden, das geeignet ist Luftmesskammern 18 in der Kerneinrichtung 16 auszubilden, beispielsweise Luftmesskammern 18 in einem Schaumkern und/oder einem Wabenkern.
Das Einbringen der Luftmesskammern 18 in die Kerneinrichtung 16 kann dabei beispielsweise abhängig von der Effizienz an wenigstens einem oder mehreren, beispielsweise verschiedenen Punkten in der Herstellungskette einer Sandwichstruktur erfolgen. Genauer gesagt können beispielsweise ein oder mehrere Luftmesskammern 18 in das fertige Sandwichbauteil 10 eingebracht werden. Dabei können beispielsweise Luftmesskammern 18 senkrecht zu einer Deckschicht 12, 14 in der Kerneinrichtung 16 ausgebildet werden. Ebenso können während der Fertigung des Sandwichbauteils 10 die Luftmesskammern 18, beispielsweise zu der späteren Deckschicht 12, 14 parallele Luftmesskammern 18, in die Kerneinrichtung 16 eingebracht werden und die Kerneinrichtung 16 anschließend mit den beiden Deckschichten 12, 14 versehen werden. Dabei kann die Kerneinrichtung 16 vorab mit den entsprechenden Luftmesskammern 18 oder zumindest einem Teil der Luftmesskammern 18 gefertigt werden. Wahlweise können in das später fertige Sandwichbauteil 10 zusätzliche Luftmesskammern 18, wie zuvor beschrieben, eingebracht werden.
Die Luftmesskammern 18 können, wie zuvor bereits beschrieben, beispielsweise durch beheizbare oder heiße Elemente, durch Bohren, Schmelzen (Schmelzen mittels eines chemischen Werkstoffs oder mittels eines Lasers usw.), Fräsen, Ätzen und/oder mittels Laserstrahls erstellt werden. Der Herstellungszeitpunkt und die Art der Bearbeitung hängen unter anderem von der Position der Messkammern 18 in der Kerneinrichtung 16 ab. So werden Luftmesskammern 18, welche orthogonal zu einer Deckschicht 12, 14 verlaufen, beispielsweise erst in das fertige Sandwichbauteil 10 eingebracht, wie zuvor beschrieben wurde.
Für eine Überwachung der Struktur in Bezug auf Fehler, wie z. B. Kernbruch bzw. Risse 20 in der Kerneinrichtung 16, bietet sich z. B. eine zentrale Position in der Kerneinrichtung 16 bzw. hier dem Schaumkern an. Werden die Messkammern 18 zumindest teilweise oder vollständig an der Oberseite 24 und/oder der Unterseite 26 der Kerneinrichtung 16 eingebracht, so kann die Struktur außerdem auf Ablösung 22 (Debonding) oder Ablösungen zwischen der jeweiligen Deckschicht 12, 14 und der Kerneinrichtung 16 überprüft werden.
Das Verfahren zur Überwachung kann auf im Wesentlichen zwei verschiedene Arten ausgeführt werden.
In der ersten Ausführungsform wird in einem zweiten Schritt S2 wenigstens eine Luftmesskammer 18, beispielsweise die Messkammer a2 in 1, unter einen höheren Druck als den Umgebungsdruck P_Umgebung gesetzt. Mit anderen Worten, es wird über ein Messsystem Luft und/oder ein anderes gasförmiges Medium in die Luftmesskammer a2 gepumpt. Es gilt dabei P_{Messkammer-a2} > P_Umgebung. Der Druck P_{Messkammer-a2} in der Messkammer a2 ist dabei beispielsweise geringfügig höher als der Umgebungsdruck P_Umgebung und liegt beispielsweise in einem Bereich von: 0 bar < P_{Messkammer-a2} ≤ 1 bar.
Der Messkammerdruck kann jedoch auch größer als 1 bar gewählt werden, je nach beispielsweise Dicke der Kerneinrichtung 16.
Verläuft die Luftmesskammer 18 in einem Bereich der Kerneinrichtung 16 der unbeschädigt ist, so kann der höhere Messkammerdruck P_{Messkammer-a2} in der Luftmesskammer a2 aufrechterhalten oder im Wesentlichen aufrechterhalten werden. Andernfalls liegt eine Beschädigungsstelle 28 im Bereich der Luftmesskammer a2 vor, wie im Folgenden anhand der Beispiele in den 1 und 2 noch näher erläutert wird.
In einer zweiten Ausführungsform wird in einem alternativen zweiten Schritt S2* in wenigstens einer Luftmesskammer 18 über ein Messsystem statt einem Überdruck ein Unterdruck oder ein definierter Unterdruck erzeugt, hier z. B. in der Luftmesskammer a2. D. h. der Druck P_{Messkammer-a2} in der Messkammer a2 ist folglich geringer als der Umgebungsdruck P_Umgebung bzw. P_{Messkammer-a2} < P_Umgebung.
Verläuft nun die Luftmesskammer 18, hier die Luftmesskammer a2, in einem Bereich der Kerneinrichtung 16, welcher unbeschädigt ist, so kann der höhere Messkammerdruck P_{Messkammer-a2} in der Luftmesskammer a2 aufrechterhalten oder zumindest im Wesentlichen aufrechterhalten werden. Ansonsten liegt, wie bereits erläutert, eine Beschädigungsstelle 28 im Bereich der Luftmesskammer a2 vor, wie mit Bezug auf die 1 und 2 weiter unten noch näher erläutert wird.
Zusammenfassend wird gemäß beider Ausführungsformen in der jeweiligen Luftmesskammer 18 in Schritt S2 bzw. S2* ein Druck P_Messkammer erzeugt oder bereitgestellt, welcher ungleich dem Umgebungsdruck P_Umgebung ist, d. h. kleiner oder größer als der Umgebungsdruck P_Umgebung bzw. ungleich dem Umgebungsdruck P_Umgebung ist, so dass gilt P_Messkammer ≠ P_Umgebung. Die Wirkungsweise ist dabei jeweils die gleiche.
In dem Schritt S2 wird der Druck in der jeweiligen Messkammer 18 von dem Messsystem erfasst und in einem Schritt S3 von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet. Dazu können die zu messenden Luftmesskammern 18 mit einem jeweiligen Anschluss 31 für die Messeinrichtung versehen werden, beispielsweise in Form eines Röhrchens oder einer Hülse, wie in 1 und 2 gezeigt ist, um das Anschließen der Messeinrichtung zu vereinfachen. Ein solcher Anschluss 31 ist aber nicht zwingend notwendig.
In dem Beispiel in 1 sind die Luftmesskammern a1, a2 und a3 unterhalb der Deckschicht 12, in der Kerneinrichtung 16 derart vorgesehen, so dass neben Rissen 20 in der Kerneinrichtung 16 auch z. B. Debonding 22 oder Ablösungen zwischen der Deckschicht 12 und der Kerneinrichtung 16 erfasst werden können. Bei der Kerneinrichtung 16 in 1 tritt nun ein Schaden bzw. eine Beschädigungsstelle 28 in Form einer Ablösung 22 zwischen der Deckschicht 12 und der Kerneinrichtung 16 auf. Dabei führen die Luftmesskammern a1 und a2 durch diese Ablösungen 22 bzw. die Luftkanäle a1 und a2 sind über die Ablösungsstelle 22 miteinander verbunden.
Dies hat nun zur Folge, dass wenn in der Luftmesskammer a2 beispielsweise Luft über das Messsystem herausgepumpt wird, um einen niedrigeren Druck P_{Messkammer-a2} als den Umgebungsdruck P_Umgebung bzw. ein definierter Unterdruck in der Luftmesskammer a2 zu erreichen und wahlweise zusätzlich aufrechtzuerhalten, so kommt es über den Luftkanal a1, welcher über die Ablösungsstelle 22 mit dem Luftkanal a2 verbunden ist, zu einem Druckausgleich. Mit anderen Worten, es wird über den Luftkanal a1 und die Ablösungsstelle 22 Luft in die Luftmesskammer a2 gesaugt. Über das Messsystem kann nun festgestellt werden, dass sich kein vorbestimmter Unterdruck P_{Messkammer-a2} in der Luftmesskammer a2 einstellt, sondern dass es zu einem Druckausgleich mit der Umgebung gekommen ist und der Druck in der Luftmesskammer 18 im Wesentlichen dem Umgebungsdruck entspricht bzw. es gilt P_{Messkammer-a2} ≈ P_Umgebung.
Auf diese Weise kann nun in einem Schritt S3 mit einer Auswerteeinrichtung festgestellt werden, dass eine Beschädigung bzw. eine Debondingstelle (Ablösungsstelle) zwischen den Luftmesskammern a1, a2 und a3 vorliegt. Um nun zu bestimmen, ob die Ablösungsstelle 22 zwischen den beiden benachbarten Luftmesskammern a1 und a2 oder a2 und a3 vorliegt, wird beispielsweise nun aus der Luftmesskammer a3 über das Messsystem Luft herausgesaugt, um einen Unterdruck in der Luftmesskammer a3 zu erzeugen. Da die Luftmesskammer a3 in einem intakten Bereich des Sandwichbauteils 10 liegt, in welchen die Ablösungsstelle 22 nicht reicht, kann über das Messsystem festgestellt werden, dass der Unterdruck in der Luftmesskammer a3 eingestellt werden kann. Damit kann ohne eine weitere Messung des Luftkanals a2 über die Auswerteeinrichtung festgestellt werden, dass die Ablösungsstelle 22 sich in dem Bereich zwischen den beiden Luftmesskammern a1 und a2 erstreckt aber nicht bis zu der Luftmesskammer a3 reicht.
In dem Beispiel in 1 sind neben mehreren Luftmesskammern a1, a2 und a3 in der Kerneinrichtung 16 unterhalb der Deckschicht 12 des Weiteren mehrere Luftmesskammern b1, b2 und b3, beispielsweise in der Mitte der Kerneinrichtung 16, vorgesehen. Wie in 1 gezeigt ist können die Luftmesskammern 18 beispielsweise in wenigsten ein oder zwei Ebenen 30 angeordnet werden. Im vorliegenden Fall sind die Luftmesskammern 18 in beiden Ebenen 30 parallel zur Deckschicht 12 bzw. 14 angeordnet und bilden ein Raster.
Zur Bestimmung von Schäden, wie Rissen 20, Porositäten und Debondings 22 bzw. Ablösungen usw., sind die Luftmesskammern 18 vorzugsweise derart zueinander angeordnet, dass sie sich nicht schneiden. Prinzipiell können aber Luftmesskammern 18 auch derart angeordnet werden, dass sie sich schneiden. In diesem Fall muss zur Messung einer ersten Luftmesskammer, die von einer anderen, zweiten Luftmesskammer geschnitten wird, das Ende der zweiten Luftmesskammer, welches zur Umgebung hin offen ist, verschlossen werden. Nun kann die erste Luftmesskammer gemessen werden, wie im nachfolgenden noch näher beschrieben wird, beispielsweise durch Absaugen von Luft aus der ersten Luftmesskammer und der sie schneidenden, zweiten Luftmesskammer, um z. B. einen definierten Unterdruck in den beiden Luftmesskammern einzustellen. Sind die erste und zweite Luftmesskammer intakt, d. h. verläuft z. B. kein Riss durch die erste und zweite Luftmesskammer, so kann ein definierter Unterdruck eingestellt werden und es erfolgt kein Luftausgleich.
In dem Beispiel in 1 erstreckt sich nun ein Riss 20 oder Bruch in der Kerneinrichtung 16 zwischen den beiden benachbarten, parallelen Luftmesskammern b2 und b3. Zum Bestimmen des Risses 20 wird nun beispielsweise in die Luftmesskammer b2 Luft gepumpt, um einen vorbestimmten Messkammerdruck P_{Messkammer-b2} einzustellen, der hoher als der Umgebungsdruck P_Umgebung ist. Ebenso kann stattdessen in der Luftmesskammer b2, wie zuvor mit Bezug auf die Luftmesskammer a2 beschrieben wurde, ein vorbestimmter Unterdruck erzeugt werden.
Aufgrund des Risses 20, welcher sich zwischen den beiden Luftmesskammern b2 und b3 erstreckt, stellt sich jedoch nicht der vorbestimmte Überdruck in der Luftmesskammer b2 ein. Stattdessen wird die Luft, welche in die Luftmesskammer b2 zum Erzeugen des Überdrucks gepumpt wird, über den Riss 20 und die Luftmesskammer b3 nach außen abgegeben bzw. abgeführt. Um nun die Länge bzw. die Ausdehnung des Risses 20 zu bestimmen, wird beispielsweise in die benachbarte Luftmesskammer b1 entweder Luft gepumpt oder aus dieser Luft abgesaugt, um einen Unterdruck in der Luftmesskammer b1 zu erzeugen. Da der Riss 20 nicht bis zu der Luftmesskammer b1 verläuft, stellt sich bei der Erzeugung eines vorbestimmten Unterdrucks durch das Messsystem ein definierter Unterdruck in der Luftmesskammer b1 ein, da die Luftmesskammer 18 intakt und praktisch abgeschlossen ist, so dass keine Luft aus der Umgebung beispielsweise infolge eines Risses 20 angesaugt werden kann, was zu einem Druckausgleich führen würde. Damit kann die Auswerteeinrichtung in Schritt S3 feststellen, dass der Riss 20 oder Bruch in der Kerneinrichtung 16 sich zwischen den beiden Luftmesskammern b3 und b2 erstreckt, jedoch nicht bis zu der Luftmesskammer b1 reicht.
Grundsätzlich gilt, dass bei unbeschädigten Strukturen und damit unbeschädigten Luftmesskammern 18 der eingestellte Druck P_Messkammer in der Messkammer 18 konstant oder im Wesentlichen bzw. nahezu konstant gehalten werden kann und keine wesentliche Änderung des Drucks oder eine Druckdifferenz durch das Messsystem bestimmt wird.
Bei Beschädigungen, beispielsweise durch Risse 20 in der Kerneinrichtung 16, Alterungserscheinungen, wie z. B. auftretende Porositäten usw., oder Ablösungen 22 (Debonding) bzw. Ablöseerscheinungen, kommt es zu einer Druckänderung in der entsprechenden Luftmesskammer 18 infolge eines Druckausgleichs. Mit anderen Worten, führt eine Luftmesskammer 18 und deren benachbarte Luftmesskammer 18, z. B. die Luftmesskammern a1 und a2 oder b2 und b3 in 1, durch eine Beschädigungsstelle 28 wie einen Bruch 20 oder eine Ablösung 22, so kommt es zu einem Druckausgleich in der entsprechenden Luftmesskammer 18, wo ein höherer oder geringerer Messkammerdruck als der Umgebungsdruck über das Messsystem eingestellt wird. D. h. es wird in Schritt S2 festgestellt, dass die Luftmesskammer 18 den Umgebungsdruck im Wesentlichen annimmt bzw. es zu einem Druckausgleich in dieser gemessenen Luftmesskammer 18 kommt.
Zur flächigen Überwachung von Sandwichbauteilen 10 werden dabei Luftmesskammern 18 beispielsweise in Form von Kanälen vorgesehen, wie in den 1 und 2 gezeigt ist. Die Luftmesskammern 18 oder Kanäle werden dabei z. B. in einem definierten Abstand zueinander in die Kerneinrichtung 16 bzw. den vorliegenden Schaumkern eingebracht. Der Abstand der Luftmesskammern 18 zueinander kann dabei beispielsweise durch die zu erwartende Größe der zu detektierenden Schäden oder Beschädigungsstellen 28 bestimmt werden. Mit anderen Worten, sollen Schäden wie z. B. Ablösungen mit einem Durchmesser von z. B. wenigstens 1 cm erfasst werden, wie in 1 gezeigt ist, so müssen zwei benachbarte Luftmesskammern 18 einen Abstand von maximal 1 cm aufweisen. Ist ihr Abstand größer als 1 cm, so können solche Ablösungen 22 mit einem Durchmesser von 1 cm nicht mehr erfasst werden. Dieses ist jedoch lediglich ein Beispiel, das zur Erläuterung der Wahl des Abstands von benachbarten Luftmesskammern 18 dient. Grundsätzlich kann der Abstand zwischen benachbarten Luftmesskammern 18 beliebig groß oder klein gewählt werden, d. h. größer oder kleiner als 1 cm, je nachdem ob große oder bereits sehr kleine Schäden detektiert werden sollen. Die Größe von 1 cm ist rein beispielhaft und die Erfindung ist keinesfalls darauf beschränkt.
Der Abstand der Luftmesskammern 18 zueinander, die Dimensionierung, Orientierung und/oder Positionierung der Luftmesskammern 18 kann beliebig variiert werden, von Luftmesskammer 18 zu Luftmesskammer 18. Insbesondere kann der Abstand der Luftmesskammern 18 zueinander, die Dimensionierung, Positionierung und/oder Orientierung der Luftammern 18 bei wenigstens zwei, mehreren oder allen Luftmesskammern 18 z. B. jeweils gleich oder unterschiedlich gewählt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Des Weiteren kann das durch die Luftmesskammern 18 gebildete Raster beliebig variiert werden, beispielsweise kann es netzförmige ausgebildet werden mit eckigen, kreisförmig und/oder sternförmigen Feldern usw., um nur einige Beispiele zu nennen.
Der Durchmesser der Luftmesskammern 18 oder Kanäle ist beispielsweise gleich oder kleiner 1 mm. Der Durchmesser kann grundsätzlich aber auch größer 1 mm gewählt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Der Durchmesser der Luftmesskammern 18 oder Kanäle wird dabei eher kleiner gewählt, beispielsweise bei eher dünnwandigen Sandwichelementen 10 im Flugzeugbau. Bei dicken Sandwichbauteilen 10 mit einer Dicke von z. B. 10 cm oder auch deutlich größer können natürlich grundsätzlich auch deutlich größere Durchmesser für die Luftmesskammern 18 gewählt werden. Der Bereich von gleich oder kleiner 1 mm ist lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Letztlich kann ein beliebiger Durchmesser für die Luftmesskammern 18 oder Kanäle gewählt werden, sofern dadurch beispielsweise die Funktionsfähigkeit der zu untersuchenden Sandwichstruktur 10 nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Die Luftmesskammern 18, beispielsweise in Form von Kanälen, können in der gleichen Richtung und/oder dem gleichen Winkel im dreidimensionalen Raum in der Kerneinrichtung 16 vorgesehen sein oder in verschiedenen Richtungen und/oder verschiedenen Winkeln im dreidimensionalen Raum in die Kerneinrichtung 16 bzw. vorliegenden Schaumkern eingebracht werden. 1 und 2 stellen lediglich zwei Beispiele für das Vorsehen von Luftmesskammern 18 im dreidimensionalen Raum der Kerneinrichtung 16 dar.
In 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist ebenfalls ein Sandwichbauteil 10 zur Untersuchung auf Fehler vorgesehen. Das Sandwichbauteil 10 in 2 ist dabei beispielsweise wie das Sandwichbauteil 10 in 1 aufgebaut und weist eine erste und zweite Schicht bzw. eine obere und untere Deckschicht 12, 14 auf, z. B. aus einem faserverstärkten Kunststoff, wie beispielsweise CFK. Zwischen den beiden Schichten 12, 14 ist eine Kerneinrichtung 16 vorgesehen aus einem geschlossenporigen und/oder offenporigen Schaumstoff, beispielsweise einem Kunststoffschaum und/oder Metallschaum. Die beiden Deckschichten 12, 14 sind an der Kerneinrichtung 16 befestigt, beispielsweise aufgeklebt.
Um nun das Sandwichbauteil 10 auf Fehler zu untersuchen sind Luftmesskammern 18 z. B. in Form von Kanälen in wenigstens einer oder gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in mehreren Ebenen 30 beispielsweise orthogonal zu einer Deckschicht 12, 14 vorgesehen.
Die Luftmesskammern 18 bilden dabei ebenfalls beispielsweise ein Raster, z. B. ein Gitternetz. Grundsätzlich können Luftmesskammern 18 beliebig zueinander positioniert sein, dabei können ein Teil oder alle Luftmesskammern 18 regelmäßig oder unregelmäßig zueinander positioniert sein und beliebige Rasterformen oder Rasteranordnungen bilden. Die 1 und 2 zeigen lediglich zwei Beispiele für die Anordnung und die Raster der Luftmesskammern 18.
Statt parallel zu einer Deckschicht 12, 14, wie in 1 dargestellt ist, können die Luftmesskammern 18 bzw. Kanäle in 2 beispielsweise auch orthogonal zu einer jeweiligen Deckschicht 12, 14 verlaufen. Ein Teil oder alle Luftkanäle 18 können dabei derart über die gesamte Breite des Sandwichbauteils 10, d. h. von einer Deckschicht 12 zur anderen Deckschicht 14, verlaufen, dass beispielsweise auch Ablösungen 22 zwischen einer Deckschicht 12 und der Kerneinrichtung 16 detektierbar sind. Grundsätzlich können ein Teil oder alle Luftkanäle 18 aber auch nur über einen Teilbereich der Breite des Sandwichbauteils 10 verlaufen, d. h. beispielsweise von einer Deckschicht 12, 14 bis zur Mitte der Kerneinrichtung 16.
In dem in 2 gezeigten Beispiel erstreckt sich ein Ablösungsbereich 22 zwischen den beiden Luftmesskammern A1 und A2. Dabei wird beispielsweise die Luftmesskammer A1 gemessen. Hierzu wird z. B. aus der Luftmesskammer A1 Luft abgesaugt, um einen definierten Unterdruck zu erzeugen (Schritt S2). Dabei stellt das Messsystem fest, dass es zu einem Druckausgleich in der Luftmesskammer A1 kommt, da die Luftmesskammer A1 durch die Ablösungsstelle 22 führt. Um nun zu detektieren, wie groß die Ablösungsstelle 22 ist bzw. wie weit sie reicht, wird beispielsweise als nächstes die benachbarte Luftmesskammer A3 (Schritt S2) vermessen und z. B. Luft aus der Luftmesskammer A3 über die Messeinrichtung abgesaugt, um einen definierten Unterdruck zu erzeugen. Dabei stellt die Messeinrichtung fest, dass der definierte Unterdruck in der Luftmesskammer A3 eingestellt werden kann und sich kein Druckausgleich einstellt. Des Weiteren wird die benachbarte Luftmesskammer A2 (Schritt S2) mit einem Unterdruck durch die Messeinrichtung beaufschlagt, wobei es jedoch zu einem Druckausgleich kommt, da Luft über die benachbarte Luftmesskammer A1 und die Ablösungsstelle 22 angesaugt wird, welche beide Luftmesskammern A1 und A2 verbindet. Die Auswerteeinrichtung kann daher (Schritt S3) feststellen, dass sich die Ablösungsstelle zwar zwischen den beiden Luftmesskammern A1 und A2, jedoch nicht bis zu der Luftmesskammer A3 erstreckt.
Des Weiteren kann das Raster, wie es in 2 dargestellt ist, in mehrere viereckige Felder unterteilt werden. Die viereckigen Felder, z. B. das Feld F in 2, weisen dabei an ihren Ecken jeweils eine Luftmesskammer 18 bzw. gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Kanal F1, F3, F5, F7 und zwischen den beiden Ecken jeweils eine Luftmesskammer 18 bzw. gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Kanal F2, F4, F6, F8 und in der Mitte eine Luftmesskammer 18 bzw. gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Kanal F9 auf. Dabei wird nun die Luftmesskammer F9 mit dem Messsystem gemessen, wobei beispielsweise Luft aus der Luftmesskammer F9 abgesaugt wird, um einen vorbestimmten Unterdruck in der Luftmesskammer F9 zu erzeugen. Das Messsystem erfasst, dass es nicht zu einem Druckausgleich kommt, sondern der vorbestimmte Unterdruck in der Luftmesskammer 18 erzeugt oder eingestellt werden kann. Die Auswerteeinrichtung kann daraus schließen, dass keine Beschädigung bzw. Beschädigungsstelle 28, z. B. eine Ablösungsstelle oder ein Riss, zwischen der Luftmesskammer F9 und den übrigen Luftmesskammern F1–F8 des Feldes F vorliegt.
Des Weiteren kann nun beispielsweise eine zwischen zwei Ecken des Feldes liegende Luftmesskammer F8 untersucht werden. Dabei kann in der Luftmesskammer F8 ebenfalls über das Messsystem ein vorbestimmter Unterdruck eingestellt werden. Das Messsystem erfasst hierbei jedoch, dass es zu einem Druckausgleich in der Luftmesskammer F8 kommt und kein kein vorbestimmter Unterdruck eingestellt werden kann. Daraus kann die Auswerteeinrichtung wiederum bestimmen, dass im Bereich der Luftmesskammer F8 und wenigstens einer benachbarten Luftmesskammer F7, F6, F1, F2, A2, B6, B9 das Sandwichbauteil eine Beschädigung aufweist.
Um zu prüfen durch welche oder entlang welcher Luftmesskammern 18 der Riss 20 oder Bruch in der Kerneinrichtung 16 verläuft, wird beispielsweise die Luftmesskammer F7 geprüft. Bei der Prüfung wird über das Messsystem aus der Luftmesskammer F7 z. B. ebenfalls Luft abgepumpt, um einen Unterdruck in der Luftmesskammer 18 zu erzeugen. Da der Riss 20 jedoch zwischen der Luftmesskammer F7 und der Luftmesskammer F8 verläuft, kommt es zu einem Druckausgleich in der Luftmesskammer F7 aufgrund des Risses 20, d. h. es kann kein Unterdruck in der Luftmesskammer F7 eingestellt werden. Des Weiteren kann wahlweise zusätzlich die Luftmesskammer F1 geprüft und dort ein Unterdruck über die Messeinrichtung erzeugt werden. Da der Riss 20 jedoch nicht bis zu der Luftmesskammer F1 verläuft und diese intakt ist, kann ein definierter Unterdruck in der Luftmesskammer F1 erzeugt werden, ohne dass es zum Druckausgleich kommt. Für den Fall, dass der Riss 20 auch bis zu der Luftmesskammer F1 verläuft, könnte kein definierter Unterdruck eingestellt werden.
Die Auswerteeinrichtung schließt aus den Messergebnissen, dass ein Riss 20 oder Bruch zwischen den Luftmesskammern F7 und F8 verläuft, wobei der Riss jedoch nicht bis zu der Luftmesskammer F1 reicht.
In 3 ist ein Beispiel eines Ablaufdiagramms gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen oder Detektieren eines Schadens bei einem Sandwichbauteil dargestellt.
In einem ersten Schritt S1 werden zunächst wenigstens ein oder mehrere Luftmesskammern in ein zu untersuchendes Sandwichbauteil eingebracht. Die Luftmesskammern sind dabei vorzugsweise nur an einem Ende offen zur Umgebung ausgebildet. Hierbei können die Luftmesskammern beispielsweise mittels eines Laserstrahls in der Kerneinrichtung des Sandwichbauteils vorgesehen werden, beispielsweise einem Schaumstoffkern und/oder Wabenkern, oder durch eine Deckschicht in die Kerneinrichtung des Sandwichbauteils beispielsweise gelasert werden.
Im nächsten Schritt S2 wird eine Messeinrichtung an das offene Ende einer ersten Luftmesskammer angeschlossen und, wie zuvor beschrieben, beispielsweise aus der ersten Luftmesskammer die darin enthaltene Luft abgesaugt, um einen vorbestimmten Unterdruck in der ersten Luftmesskammer einzustellen. Ist die erste Luftmesskammer intakt, so kann über die Messeinrichtung das Vorliegen des definierten Unterdrucks gemessen werden. Ist die erste Luftmesskammer dagegen beschädigt, da beispielsweise ein Riss durch die erste Luftmesskammer und eine andere, zweite Luftmesskammer verläuft, so wird durch die andere, zweite Luftmesskammer, infolge des Risses, beim Anlegen des Unterdrucks der ersten Luftmesskammer, Luft von außen mit angesaugt. Das bedeutet, dass sich in der ersten Luftmesskammer kein definierter Unterdruck einstellt. Stattdessen kommt es in der ersten Luftmesskammer zu einem Druckausgleich, der vom Messsystem erfasst werden kann.
In einem weiteren dritten Schritt S3 kann über eine Auswerteeinrichtung anhand der Ergebnisse des Messsystems bestimmt werden, dass durch den Druckausgleich und den undefinierten Unterdruck in der ersten Luftmesskammer eine Beschädigungsstelle, wie z. B. ein Riss, vorliegen muss.
Des Weiteren ist in 4 eine schematische und stark vereinfachte Ansicht einer erfindungsgemäßen Detektionsvorrichtung 32 zur Bestimmung eines Schadens bei einem Sandwichbauteil 10 dargestellt.
Das Sandwichbauteil 10 weist dabei beispielsweise eine Kerneinrichtung 16 z. B. aus Schaumstoff und/oder einer Wabenstruktur auf, wobei auf wenigstens zwei Seiten des Sandwichbauteils 10 jeweils eine Deckschicht 12, 14 vorgesehen ist. Dabei ist nun an eine erste zu messende Luftmesskammer 18 die Detektionsvorrichtung 32 angeschlossen, welche ein Messsystem 33 aufweist. Des Weiteren weist die Detektionsvorrichtung 32 beispielsweise eine Pumpeinrichtung 34 zum Absaugen von z. B. Luft aus der Luftmesskammer 18 und/oder Zuführen von Luft in die Luftmesskammer 18 auf. Die Detektionsvorrichtung 32 weist des Weiteren eine Sensoreinrichtung 36 zum Erfassen von Drücken und/oder Druckdifferenzen in der Luftmesskammer 18 auf. Des Weiteren ist eine Auswerteeinrichtung 38 vorgesehen, in welcher die Messergebnisse des Messsystems 33 der Detektionsvorrichtung 32 ausgewertet und ausgegeben werden. Im vorliegenden Beispiel verläuft eine Beschädigungsstelle 28, z. B. eine Porosität 40, zwischen der ersten und einer zweiten Luftmesskammer 18. Wird nun über die Pumpeinrichtung 34 beispielsweise Luft aus der Luftmesskammer 18 abgepumpt zum Erzeugen eines definierten Unterdrucks, so wird über die Porosität 40 und die zweite nach außen offene Luftmesskammer 18 Luft aus der Umgebung bzw. von außen derart angesaugt, dass es nicht zu einem definierten Unterdruck, sondern zu einem Druckausgleich in der ersten Luftmesskammer 18 kommt. Dies wird von der Sensoreinrichtung 36 des Messsystems 32 erfasst und von der Auswerteeinrichtung 38 ausgewertet. Die Auswerteeinrichtung 38 stellt dabei fest, dass es zu dem besagten Druckausgleich kommt und damit eine Beschädigungsstelle 28 bei der ersten Luftmesskammer 18 vorliegen muss. Die Auswerteeinrichtung 38 und/oder die Pumpeinrichtung 34 können dabei als Teil des Messsystem 30 ausgebildet sein oder mit dem Messsystem 30 koppelbar sein.
Für eine Online-Überwachung eines Sandwichbauteils kann die Detektionsvorrichtung 32 mit dem Messsystem 33, der Pumpeinrichtung 34 und der Sensoreinrichtung 36, sowie der Auswerteeinrichtung 38 im Flugzeug vorgesehen sein. Bei einer Offline-Überwachung des Sandwichbauteils kann entweder die Auswerteeinrichtung 34 am Boden vorgesehen und später an das Sandwichbauteil im Flugzeug bzw. an die Detektionseinrichtung angeschlossen werden, oder die Detektionseinrichtung 32 kann zusätzlich mit der Pumpeinrichtung 31 und der Sensoreinrichtung 36 am Boden oder im Flugzeug vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
Statt der Ausbildung in Form eines Kanals können auch Löcher in Form von z. B. runden, ovalen und/oder eckigen Luftammern vorgesehen werden, um einige weitere Beispiele von vielen zu nennen. Die Form der Luftkanäle kann beliebig variiert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Durch die Feststellung bzw. Erfassung der Luftmesskammern bzw. hier der Kanäle, in welchen sich der Druck aufgrund von Schäden ändert, ist eine qualitative Aussage über die Position der Beschädigung möglich.
Zusammenfassend betrachtet bietet das erfindungsgemäße Detektionsverfahren und die entsprechende Detektionseinrichtung zum Erfassen oder Detektieren von Schäden oder Fehlern bei einer Sandwichstruktur die Möglichkeit einer ständigen Überwachung einer Kerneinrichtung einer Sandwichstruktur. Kernversagen und Debonding können ohne weitere Verfahren sehr einfach detektiert und lokalisiert werden und zwar im Betrieb des Flugzeugs, also vorteilhaft im Flugbetrieb oder auch wenn dieses sich am Boden befindet, z. B. bei der Inspektion und Wartung.
Bezugszeichenliste

10: Sandwichbauteil
12: erste, obere Deckschicht
14: zweite, untere Deckschicht
16: Kerneinrichtung
18: Luftmesskammer
20: Riss
22: Ablösung
24: Oberseite
26: Unterseite
28: Beschädigungsstelle
30: Ebene
31: Anschluss
32: Detektionsvorrichtung
33: Messsystem
34: Pumpeinrichtung
36: Sensoreinrichtung
38: Auswerteeinrichtung
40: Porosität

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2302989 [0002]

Claims

Verfahren zum Erfassen eines fehlerhaften Sandwichbauteils (10), insbesondere im Flugzeugbau, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ausbilden wenigstens einer Messkammer (18) in einer Kerneinrichtung (16) eines Sandwichbauteils (10), wobei die wenigstens eine Messkammer (18) ein nach außen hin offen ausgebildetes Ende aufweist; Beaufschlagen der wenigstens einen Messkammer (18) mit einem vorbestimmten Druck (P_Messkammer); und Erfassen und Auswerten des sich in der wenigstens einen Messkammer einstellenden Drucks.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, den nachfolgenden Schritt: Erfassen eines Führens der wenigstens einen Messkammer (18) durch eine Beschädigungsstelle (28) in dem Sandwichbauteil (10) für den Fall, dass sich der vorbestimmte Druck (P_Messkammer) in der wenigstens einen Messkammer (18) nicht oder nicht im Wesentlichen einstellt; oder Erfassen eines Führens der wenigstens einen Messkammer (18) durch einen intakten Bereich des Sandwichbauteils (10) für den Fall, dass sich der vorbestimmte Druck (P_Messkammer) in der wenigstens einen Messkammer (18) einstellt oder im Wesentlichen einstellt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als vorbestimmter Druck (P_Messkammer) ein vorbestimmter Unterdruck, ein Vakuum und/oder ein vorbestimmter Überdruck in der wenigstens einen Messkammer (18) erzeugt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Messkammer (18) als eine mit einem gasförmigen Medium gefüllte Messkammer ausgebildet ist, insbesondere als eine Luftmesskammer.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine oder mehrere Messkammern (18) zwischen der Kerneinrichtung (16) und einer Deckschicht (12, 14) des Sandwichbauteils (10) und/oder im Inneren der Kerneinrichtung (16) ausgebildet sind.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Messkammer (18) in der Kerneinrichtung (16), insbesondere einer Schaumstoffkerneinrichtung, Metallschaumkerneinrichtung und/oder Wabenkerneinrichtung, mittels einem beheizbaren Element, insbesondere einem elektrisch beheizbaren Draht oder elektrisch beheizbaren Röhrchen, Lasern, Ätzen, Bohren, Fräsen, chemischen Schmelzen und/oder durch Einlegen und anschließendes Entfernen eines Profils ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Erfassen eines fehlerhaften Sandwichbauteils (10), insbesondere im Flugzeugbau, mit: einer Pumpeinrichtung (34) zum Erzeugen eines vorbestimmten Drucks (P_Messkammer) in wenigstens einer Messkammer (18) einer Kerneinrichtung (16) des Sandwichbauteils (10), wobei die Pumpeinrichtung (34) an ein nach außen offenes Ende der wenigstens einen Messkammer (18) anschließbar ist; und einem Messsystem (33) zum Erfassen und Auswerten des sich in der wenigstens einen Messkammer (18) eingestellten Drucks (P_Messkammer).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (33) eine Auswerteeinrichtung (38) aufweist oder mit dieser koppelbar ist, wobei die Auswerteeinrichtung (38) ein Führen der wenigstens einen Messkammer (18) durch eine Beschädigungsstelle (28) erfasst, wenn sich der vorbestimmte Druck (P_Messkammer) in der wenigstens einen Messkammer (18) nicht oder nicht im Wesentlichen einstellt, und ein Führen der wenigstens einen Messkammer (18) durch einen intakten Bereich des Sandwichbauteils (10) erfasst, wenn sich der vorbestimmte Druck (P_Messkammer) in der wenigstens einen Messkammer (18) einstellt oder im Wesentlichen einstellt.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (33) eine Sensoreinrichtung (36) zum Bestimmen wenigstens eines Drucks und/oder wenigstens einer Druckdifferenz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (36) wenigstens einen oder mehrere Drucksensoren aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeinrichtung (34) als vorbestimmten Druck (P_Messkammer) einen Unterdruck und/oder einen Überdruck in der wenigstens einen Messkammer (18) erzeugt.
Sandwichbauteil (10) mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Deckschicht (12, 14), zwischen welchen eine Kerneinrichtung (16) vorgesehen ist, wobei wenigstens eine Messkammer (18) zur Bestimmung von Beschädigungen des Sandwichbauteils (10) in der Kerneinrichtung (16) ausgebildet ist, und wobei die wenigstens eine Messkammer (18) ein nach außen offenes Ende aufweist.
Sandwichbauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Messkammer (18) in das Sandwichbauteil (10) mittels Lasern, Ätzen, Bohren, einem heizbaren Element, insbesondere einem heizbaren Draht oder heizbaren Röhrchen, Fräsen, chemischen Schmelzen und/oder durch Einlegen und anschließendes Entfernen eines Profils ausgebildet ist.
Sandwichbauteil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, wenigstens eine oder mehrere Messkammern (18) zwischen der Kerneinrichtung (16) und einer Deckschicht (12, 14) des Sandwichbauteils (10) und/oder im Inneren der Kerneinrichtung (16) ausgebildet sind.
Sandwichbauteil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messkammern (18) vorgesehen und zueinander beabstandet, vorzugsweise in einem Raster, in dem Sandwichbauteil (10) angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen den Messkammern (18) gleich oder variable ist.
Sandwichbauteil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Messkammer (18) in einem vorbestimmten Winkel in dem Sandwichbauteil (10) angeordnet ist, insbesondere vertikal und/oder horizontal zu einer Deckschicht (12, 14) in der Kerneinrichtung (16).
Sandwichbauteil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Messkammer (18) in einer oder mehreren Ebenen (30) in dem Sandwichbauteil (10) ausgebildet sind und vorzugsweise ein Raster, insbesondere ein gitternetzartiges, kreisförmiges und/oder sternförmiges Raster bilden.
Sandwichbauteil nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerneinrichtung (16) insbesondere einen Schaumstoffkern, einen Metallschaumkern und/oder einen Wabenkern aufweist.