Im vergangenen Monat erlitt ein Prototyp eines elektrischen Frachtflugzeugs mit breitem Flügel einen katastrophalen Bruch seiner Flügelstruktur während eines Wendemanövers. Das forensische Gutachterteam setzte aktive Thermografie und Laserscanning ein, um den Fehler zu analysieren. Die Ergebnisse identifizierten eine Zone mit fehlender Verklebung, bekannt als Disbond, zwischen dem Kohlefaserholm und der Flügelbeplankung – ein kritischer Defekt in Verbundwerkstoffen, der die strukturelle Integrität unter dynamischen Lasten beeinträchtigt.
Forensische Analyse mit digitalen Zwillingen und aktiver Thermografie 🛩️
Der Untersuchungsprozess kombinierte Siemens Simcenter zur Simulation des Verhaltens des Verbundwerkstoffs unter Ermüdung, während Pix4Dmapper und PolyWorks eine präzise Punktwolke des gebrochenen Flügels erstellten. Die aktive Thermografie erkannte thermische Variationen, die auf die versteckte Delamination hindeuteten, und der Laserscan bestätigte die verformte Geometrie. Durch den Import dieser Daten in den digitalen Zwilling reproduzierten die Ingenieure das Wendemanöver, das die Restfestigkeit des Klebstoffs überschritt. Dieser Arbeitsablauf zeigt, wie die 3D-Simulation nicht nur Fehler identifiziert, sondern es ermöglicht, die Lastbedingungen nachzubilden, die zum Disbond führten.
Lehren für die Ermüdungssimulation in Verbundwerkstoffen 🔬
Dieser Vorfall unterstreicht die Notwendigkeit, zerstörungsfreie Prüfungen mit prädiktiven Ermüdungsmodellen zu integrieren. Die fehlende Verklebung ist ein stiller Defekt, der bei herkömmlichen Sichtprüfungen nicht erkannt wird. Dank der 3D-Begutachtung konnte festgestellt werden, dass der Disbond durch eine unzureichende Aushärtung des Klebstoffs während der Fertigung entstanden ist. Für die Luftfahrtindustrie bekräftigt dieser Fall den Wert digitaler Zwillinge, die mit Thermografie- und Scandaten aktualisiert werden, um die Lebensdauer von Verbundstrukturen vorhersagen zu können, bevor es zu einem Bruch im Flug kommt.
Als auf Ermüdungssimulation spezialisierter Ingenieur: Welche Parameter oder Grenzbedingungen im Finite-Elemente-Modell könnten übersehen worden sein und dazu geführt haben, dass der Disbond in den virtuellen Entwurfsphasen des Flügels des Elektroflugzeugs nicht erkannt wurde?
(PS: Materialermüdung ist wie deine eigene nach 10 Stunden Simulation.)