Während einer Hochleistungsregatta brach ein 30 Meter langer Carbonmast ohne Vorwarnung, was zum Verlust des Bootes führte. Das technische Team barg die Fragmente und wandte einen forensischen Workflow an, der auf Laserscanning mit Artec Leo und fortschrittlicher Simulation mit FiberSim und Rhinoceros 3D basierte, um das ursprüngliche Laminat zu rekonstruieren und innere Delaminationen zu erkennen, die mit bloßem Auge unsichtbar waren.
Rekonstruktion des Laminats mittels Punktwolken und Vernetzung 🛠️
Der Prozess begann mit dem volumetrischen Scannen jedes Fragments mit dem Artec Leo, wodurch Punktwolken mit submillimetergenauer Präzision erzeugt wurden. Diese Daten wurden in Rhinoceros 3D importiert, um die Geometrie des Masts zu rekonstruieren und die gebrochenen Teile auszurichten. Mit dem vollständigen Netz wurde es nach FiberSim exportiert, wo die Faserorientierung simuliert und Bereiche mit Spannungskonzentrationen identifiziert wurden. Die Analyse ergab, dass der Bruch durch zyklische Ermüdung in einem Bereich mit zuvor unerkannter Delamination entstand, bestätigt durch den Abgleich der Scandaten mit dem Finite-Elemente-Modell.
Lehren für das Design von Verbundwerkstoffen 📐
Dieser Fall zeigt, dass die Kombination von 3D-Scanning und Ermüdungssimulation nicht nur die Rekonstruktion katastrophaler Ausfälle ermöglicht, sondern auch Schwachstellen in zukünftigen Laminaten vorhersagen kann. Die Fähigkeit, innere Delaminationen anhand der Geometrie der Fragmente zu erkennen, eröffnet einen entscheidenden forensischen Weg für die maritime Industrie. In einer Umgebung, in der jedes Gramm Carbon zählt, ist das Verständnis, wie und warum ein Mast versagt, genauso wertvoll wie das Design eines neuen.
Welche Methodik wurde verwendet, um die im 3D-Scan des Masts erkannten Anomalien mit den simulierten dynamischen Lasten zu korrelieren und die genaue Abfolge der Rissausbreitung zu bestimmen?
(PS: Materialermüdung ist wie deine nach 10 Stunden Simulation.)