Doorlopende bewaking van de composietstructuren

De mogelijkheid om gebruik te maken van optische vezelsensoren met Bragg-netwerken als opvolgtechniek voor composietstructuren ligt ter studie voor bij Sirris. Reeds heel wat interessante resultaten werden verzameld. 

De optische vezels met Bragg-netwerken maken het mogelijk het spanningsverloop in composietstructuren (vliegtuigen, ruimtevaart, wagens, boten, gebouwen, bruggen, pijpleidingen,…) in real time op te volgen. De optische vezels zijn verbonden met een systeem voor gegevensverzameling die een voortdurende monitoring mogelijk maken van de spanningsevolutie dankzij wijzigingen van de lichtsignalen aan de uitgang, wijzigingen die te wijten zijn aan vervormingen die het Bragg-netwerk ondergaat.

De meetresultaten maken het mogelijk om beschadiging aan de structuur in te schatten en om de levensduur en de optimale onderhoudsfrequentie ervan te bepalen. Diezelfde resultaten kunnen eveneens aangewend worden om het productdesign te optimaliseren.

In vergelijking met conventionele methodes (strain gauges) bestaat een enorm voordeel van de voelers met optische vezel erin dat meerdere zones met één enkele vezel te bedienen zijn, wat een aanzienlijke winst betreffende onboard connectoren oplevert. 

Vezels diep in de composiet inwerken is echter een vrij complex proces en het is nog moeilijker diezelfde vezels te verbinden met het systeem voor gegevensverzameling. Sirris ontwikkelde daartoe oplossingen in het kader van het Europees Mediatic (Feder) project, waarvan de coördinatie door Multitel gebeurt. 

In de eerste fase van het project ontwikkelde Sirris een zeer kleine connector die ingewerkt kan worden in de materie met slechts een zeer klein dikteverschil. Via de rand van de composiet kan op deze manier de interne optische vezel gemakkelijk gekoppeld worden met de externe vezel die op zijn beurt verbonden is met het gegevensverzamelingssysteem en is er geen enkel risico bij het versnijden van de stukken. 

Sirris realiseerde vervolgens numerieke simulaties om de resultaten bekomen met testobjecten uitgerust met de speciale FBG (Fibre Bragg Grating) voelers beter in kaart te brengen. 

Deze studie van pre-industrialisatie van het connectorenconcept wordt verder gezet met het op punt stellen van het spuitgieten van de componenten en van het assembleren van de in het materiaal te verzinken halve schelpen. De assemblage ervan moet zeer nauwkeurig, net en geheel dicht zijn. 

De voeler is vervolgens in de composiet ingewerkt door middel van uitspreiding en daarna in een autoclaaf te bakken.

In bepaalde gevallen is de bewaking met optische vezels interessant, maar het is niet mogelijk – metalen plaat, bijvoorbeeld – of niet nuttig – punctuele, tijdelijke controle – om de optische vezel diep in het materiaal te verzinken (dompelen).

In dergelijke gevallen is het beter meetpatches te ontwikkelen, die men kan kleven op en losmaken van om het even welk oppervlak naargelang de noodzaak. Sirris heeft zich ingezet om het concept te omschrijven en de optimale parameters te bepalen via een theoretische benadering op basis van geregistreerde ervaringen.

Tags: